A grafit és a gyémánt összehasonlítása

A periódusos rendszer IV. főcsoportját első eleme után széncsoportnak nevezzük. A szén négy vegyértékelektronnal rendelkezik, szerkezetének köszönhetően gyakorlatilag megalapozat a szénalapúnak is nevezett földi életet. Gyakorlatilag minden szerves anyagban megtalálható, a szén ilyenfajta vegyületeivel a szerves kémia foglalkozik. A természetben 3 izotópja fordul elő, a 12-es, 13-as, és 14-es, a 12-es fordul elő döntő többségben, a 14-es pedig olyan ritka és speciális, hogy radiokarbonos kormeghatározásra is használható.

A szén rendelkezik három nagyon jellegzetes allotrop módosulattal, a grafit, a gyémánt, és a 60 szénatomból álló molekularácsos fullerén.

Allotrópiának nevezzük egy kémiai elemnek azonos halmazállapotú, de többféle molekulaszerkezetű vagy különböző kristályszerkezetű változatban való előfordulását.

Gyémánt:

Atomrácsot alkot, 1 szénatom másik néggyel kovalens kötéses kapcsolatot alakít ki, tetraéderes szerkezetet létrehozva. Minden atomot 4 kovalens kötés tart össze, s mivel a rácspontokon atomok helyezkednek el, atomrácsnak nevezzük.

Színtelen, szagtalan, szilárd halmazállapotú, a legkeményebb természetes anyag a Földön. Olvadáspontja rendkívül magas, 3750 C°, természetes körülmények között forráspontja nincsen! Sűrűsége 3,51 g/cm3. Nagy fénytörő képességgel rendelkezik, átlátszó lehet, de sokszor idegen anyagok színesre festik. Oldószere nincs, áramot nem vezeti.

Grafit:

Ún. rétegrácsot alkot, ami átmenet az atomrács és fémrács között. A grafitkristályrácsban a szénatomok hatszögek csúcspontjain helyezkednek el, a gyűrűk pedig egy síkban vannak, amely síkokban minden C atom három másikhoz tud kovalens kötéssel kapcsolódni. A negyedik elektron egyfajta delokalizált elektronrendszert alkot a rétegekben. Adott síkok egymástól távolabb kerülnek, mint a rétegeken belüli szénatomok. A rétegek már nem kötődnek olyan szorosan egymáshoz, ugyanis őket már csak másodrendű diszperziós kölcsönhatás tartja össze, ezért is mozdulnak el, válnak le könnyebben.

Ebből kifolyólag a grafit sokkal lágyabb, mint a gyémánt, könnyen hasad; húzással, karcolással nyomot hagy a papíron. Puhaságát annak köszönheti, hogy a gyenge összetrató erő vonzotta rétegek könnyen elcsúsznak egymáson. Szerkezetéből kifolyólag az áramot jól vezeti, ellenben a gyémánthoz hasonlóan oldószere nem ismert. Hővezetőnek sem utolsó! Áramvezetése a delokalizált elektronok miatt lehetséges.

A grafit sötétszürke, átlátszatlan, szagtalan, szilárd halmazállapotú. Olvadáspontja a gyémánthoz hasonlóan 3750 C°, míg forráspontja 4827 C°. Sűrűsége 2,26 g/cm3.

Mind a grafitról, mind a gyémántról megállapítható, hogy közönséges hőmérsékleten kémiailag passzív, csak igen magas hőfokon égethetőek el, akkor CO2-vé alakulnak.

Hasonló

  • Kén-dioxid – kén-trioxid átalakulás körülményei

    A kén-dioxid (SO2) a kén és oxigén kapcsolódásából létrejövő dipólusmolekula, mely V alakú, és kettős kötésekkel rendelkezik. Vízben jól oldódó színtelen gáz, mely igen reakcióképes. Oxigénnel reagáltatva kén-trioxid (SO3) molekulák jönnek létre megfelelő körülmények között. (A kén-trioxid síkháromszög alakú, kettős kötésekkel rendelkező folyékony anyag, vízzel reagálva kénsavat képez.) A reakció egyenlete a következő: 2 SO2…

  • Az elemek allotrópiája

    A szervetlen kémia számos olyan elemmel is foglalkozik, melyeknél megkülönböztethetünk ún. allotropikus változatokat. Az allotrópia az a jelenség, amely során bizonyos elemek a külső körülmények hatására (pl.: nyomás, hőmérséklet) eltérő kristályszerkezetű és moláris tömegű módosulatokat képeznek. Nem összekeverendő a fogalom az izotópokkal, ott ugyanis az adott atom neutronszáma változik csak meg, és ebből ered a…

  • Molekularácsos anyagok

    A szilárd kristályos anyagokat négyféle rácsszerkezet alkothatja, ezek egyike a molekularács. Molekularács: rácspontokon molekulák vannak molekulákon belül az atomok között kovalens kötés, a rácsban a molekulák között másodrendű kötések alakulnak ki (hidrogénkötés, dipol-dipol kölcsönhatás, diszperziós kölcsönhatás) áramot nem vezetik A molekularácsos kémiai anyagok többféleképpen csoportosíthatóak, jelentős különbségeket találunk az apoláris és poláris anyagok között. Az…

  • Termokémiai alapfogalmak, aktiválási energia

    A kémiai reakciók, vagy kémiai változások mindig az eredeti anyagok jellemző kémiai kötéseinek felbomlásával és újak kialakulásával jár. Egy-egy kémiai reakciót szinte minden esetben kísér vagy megelőz fizikai változás is (fizikai változás például egy olyan oldódási folyamat, ahol a komponensek között reakció nem történik, csak elkeverednek, pl. cukor oldódása vízben). A kémiai reakciók lezajlódásának több…

  • A molekulák térszerkezete, polaritása

    Az atomok közös elektronpár kialakításával is elérhetik a nemesgázszerkezetet, a közös elektronpárral létrejövő kötést kovalens kötésnek nevezzük. A kötő elektronpár csak ellentétes spinű elektronokból jöhet létre. Kovalens kötés kialakulásakor a vegyértékelektronok az atompályákról molekulapályára kerülnek. A molekulapálya az a térrész, ahol a kötő elektronpár 90 %-os valószínűséggel megtalálható. A kötésben részt nem vevő elektronpárokat nemkötő…

  • Geometriai és optikai izoméria

    A térizomerek azonos konstitúciójú, de eltérő térbeli elrendeződésű molekulák. Egyik fajtája a geometriai, másik az optikai izoméria. Adott konstitúció esetén is előfordulhat, hogy többféle molekuláról van szó. Az alkének molekuláiban a kettős kötésű szénatompár és a hozzá közvetlenül kapcsolódó négy atom mindig egy síkban van. A molekula két részlete a kettős kötés mentén nem fordulhat…