W skrócie istnieją trzy alotropy czystego węgla, a mianowicie diament, grafit i fulereny. W rezultacie grafit i diament są dwiema najważniejszymi formami krystalicznymi węgla. Poza tym właściwości chemiczne obu związków są takie same i są to sadza lub sadza.
Diament kontra grafit
Różnica między diamentem a grafitem polega na tym, że diament ma sieć krystaliczną, w której atomy węgla są ułożone w trójwymiarowej symetrii kryształu. Tymczasem grafit ma strukturę warstwową, w której pierścienie sześciu atomów węgla ułożone są w odsuniętej poziomej tafli. Dodatkowo diament jest substancją twardą, podczas gdy grafit jest miękki.
Diament jest stałą krystaliczną formą pierwiastka węglowego w przyrodzie. W strukturze diamentu znajdują się cztery kowalencyjnie połączone ze sobą atomy węgla, co czyni go dość dużym. Ze względu na wiązanie kowalencyjne do oddzielenia atomów potrzeba dużo energii. Z tego powodu diament jest powszechnie znany jako jeden z najtwardszych materiałów w przyrodzie.
Tymczasem grafit jest alotropem o strukturze warstwowej z czystego węgla. Występuje głównie jako szary, krystaliczny minerał, który występuje w niektórych skałach. Wiązanie sigma powstaje między każdym atomem węgla w graficie. Ponieważ grafit jest wiązany w ten sposób, jest miękki i łatwy do złamania.
Tabela porównawcza między diamentem a grafitem
| Parametry porównania | Diament | Grafit |
| Definicja | W naturze diament jest stałą, bezbarwną i czystą krystaliczną formą węgla. | Grafit to alotrop czystego węgla, który znajduje się głównie między skałami. Jest uważany za minerały w przyrodzie. |
| Struktura | Struktura diamentu to sieć krystaliczna. Jest to trójwymiarowy kryształ, w którym atomy węgla ułożone są symetrycznie. | Struktura grafitu jest warstwowa, w której atomy węgla są połączone ze sobą wiązaniami sigma. |
| Hybrydyzacja | W diamencie znajdują się w sumie cztery atomy węgla, które są zhybrydyzowane sp3 i wszystkie są połączone ze sobą wiązaniami sigma. | Tutaj, w graficie, każdy atom jest związany przez hybrydyzację sp2, a wiązanie sigma odgrywa główną rolę, wiążąc ze sobą atomy. Podczas gdy niesparowany atom tworzy wiązanie pi. |
| Struktura geometryczna | Dzięki czterem związanym elektronom węgla diament ma strukturę czworościenną. | Dzięki trzem związanym elektronom węgla grafit ma strukturę o płaskiej geometrii. |
| Zastosowania | Używany jako materiał do wyrobu biżuterii i wiercenia. | Używany jako suche ogniwa, łuk elektryczny, smar i ołówki. |
Co to jest diament?
Diament, naturalnie występujący najtwardszy pierwiastek, jest alotropem pierwiastka węgla. Istnieją cztery atomy węgla związane kowalencyjnie z jednym atomem za pomocą wiązań sigma, co czyni go bardzo złożoną substancją. W diamentach oddzielenie atomów od siebie jest niezwykle trudne z powodu wiązania kowalencyjnego. Tak więc fakt, że diamenty są jednym z najtwardszych materiałów naturalnych, instynktownie wzmacnia ich reputację.
Najwcześniejsze diamenty, jakie kiedykolwiek odkryto, znajdowały się w Indiach w IV wieku. Wkrótce potem większość tych klejnotów została wyeksportowana do różnych krajów, co zaowocowało wielką więzią między Indiami a innymi narodami.
Tymczasem wiązanie między czterema atomami węgla ma hybrydyzację sp3. Ponieważ diamenty mają cztery elektrony połączone razem z jednym atomem, mają strukturę czworościenną. Diament to sieć krystaliczna zbudowana z symetrycznie rozmieszczonych atomów węgla w trójwymiarowej strukturze.
Ponadto diament ma imponujące połączenie właściwości fizycznych, chemicznych i mechanicznych, takich jak twardość, niski współczynnik tarcia, przewodność cieplna, opór elektryczny, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i wytrzymałość. Materiał powinien być również odporny chemicznie, biokompatybilny i odbijają ultrafiolet i podczerwień.
Ze względu na swoją trwałość i połysk diamenty znajdują szerokie zastosowanie w jubilerstwie. Oprócz tego, ze względu na swoją twardość, wykorzystywane są również do cięcia, szlifowania czy wiercenia innych materiałów.
Co to jest grafit?
Tymczasem grafit jest alotropem o strukturze warstwowej z czystego węgla. Występuje głównie jako szary, krystaliczny minerał, który występuje w niektórych skałach. Wiązanie sigma wiąże ze sobą trzy atomy węgla w graficie. Ponieważ grafit jest wiązany w ten sposób, jest miękki i łatwo się łamie. Mówiąc prościej, dzięki siłom van der Waalsa wiązania kowalencyjne są łatwe do zerwania, co ostatecznie sprawia, że grafit staje się miękkim materiałem.
Grafit składa się z czterech atomów węgla o hybrydyzacji sp2, z których każdy jest połączony z trzema innymi wiązaniami sigma. Tymczasem nieparzysty atom tworzy wiązanie pi. Historia grafitu sięga Kumbrii w północnej Anglii na początku XVI wieku. Jednak początkowo mylono go z węglem, jednak po podgrzaniu ostatecznie nie spłonął, co doprowadziło do odkrycia grafitu.
Poza tym płaska struktura geometryczna grafitu wynika z trzech związanych elektronów węgla. Właściwości grafitu obejmują wysoką temperaturę topnienia, miękkość, śliskość w dotyku, nierozpuszczalność w wodzie i innych substancjach organicznych, błyszczącą, nieprzezroczystą, czarną substancję.
Poza tym grafit jest używany w ołówkach i smarach, a ze względu na wysoką przewodność jest również używany w produktach elektronicznych, takich jak elektrody, baterie i panele słoneczne.
Główne różnice między diamentem a grafitem
Wniosek
W sumie zarówno grafit, jak i diament są znanymi alotropami pierwiastka węgiel; gdzie diamenty są twardymi, naturalnie występującymi substancjami, które są przezroczyste i są szeroko stosowane w produkcji biżuterii i cięciu, szlifowaniu lub wierceniu w innych mniej twardych substancjach. Tymczasem grafity są naturalnie występującymi minerałami występującymi głównie w skałach, a w okresie ich produkcji są nieprzezroczyste i czarne. Najpopularniejszym zastosowaniem grafitu są wkłady ołówkowe i ogniwa elektryczne, odpowiednio ze względu na ich miękkość w dotyku i wysoką przewodność. Od temperatury topnienia po gęstość względną, twardość, niski współczynnik tarcia, przewodność cieplną, opór elektryczny, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i wytrzymałość, zarówno grafit, jak i diament są wyspecjalizowane na swoje własne sposoby.
