Abstrakti, puhdasta hiiltä on kolme allotrooppia, nimittäin timantti, grafiitti ja fullereenit. Tämän seurauksena grafiitti ja timantti ovat kaksi merkittävintä hiilen kiteistä muotoa. Lisäksi molempien yhdisteiden kemialliset ominaisuudet ovat samat, ja se on ulkonäöltään nokea tai nokimustaa.
Timantti vs grafiitti
Ero timantin ja grafiitin välillä on, että timantilla on kiteinen hila, jossa hiiliatomit ovat järjestetty kolmiulotteiseen symmetriaan kiteen sisällä. Samaan aikaan grafiitilla on kerrosrakenne, jossa kuuden hiiliatomin renkaat on järjestetty välimatkan päässä olevaan vaakasuoraan levyyn. Lisäksi timantti on kova aine, kun taas grafiitti on pehmeää.
Timantti on luonnossa esiintyvän hiilen kiinteä kiteinen muoto. Timanttirakenteessa on neljä kovalenttisesti sitoutunutta hiiliatomia toisiinsa, mikä tekee siitä melko suuren. Kovalenttisen sidoksen ansiosta atomien erottaminen toisistaan vaatii paljon energiaa. Ja tästä syystä timantti tunnetaan laajalti yhtenä luonnon kovimmista materiaaleista.
Samaan aikaan grafiitti on puhtaan hiilen kerrosrakenteinen allotrooppi. Sitä esiintyy enimmäkseen harmaana kiteisenä mineraalina, jota esiintyy joissakin kivissä. Grafiitin jokaisen hiiliatomin välille muodostuu sigma-sidos. Koska grafiitti on sidottu tällä tavalla, se on pehmeää ja helposti rikkoutuva.
Timantin ja grafiitin vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Timantti | Grafiitti |
| Määritelmä | Luonnossa timantti on kiinteä, väritön ja kirkas kiteinen hiilen muoto. | Grafiitti on puhtaan hiilen allotrooppi, jota esiintyy enimmäkseen kivien välissä. Sitä pidetään luonnossa mineraaleina. |
| Rakenne | Timantin rakenne on kiteinen hila. Se on kolmiulotteinen kide, jossa hiiliatomit on järjestetty symmetrisesti. | Grafiitin rakenne on kerrostettu, jossa hiiliatomit ovat sitoutuneet toisiinsa sigmasidoksilla. |
| Hybridisaatio | Timantissa on yhteensä neljä hiiliatomia, jotka ovat sp3-hybridisoituneita ja kaikki ovat sitoutuneet toisiinsa sigma-sidoksilla. | Tässä grafiitissa jokainen atomi on sidottu sp2-hybridisaatiolla ja sigma-sidoksella on päärooli sitomalla atomit yhteen. Kun pariton atomi muodostaa pi-sidoksen. |
| Geometrinen rakenne | Neljän sitoutuneen hiilielektronin ansiosta timantilla on tetraedrinen rakenne. | Kolmen sitoutuneen hiilielektronin ansiosta grafiitilla on tasogeometrinen rakenne. |
| Käyttää | Käytetään materiaalina korujen valmistuksessa ja porauksessa. | Käytetään kuivakennoina, valokaarina, voiteluaineena ja kynäjohtoina. |
Mikä on Diamond?
Timantti, luonnossa esiintyvä kovin alkuaine, on alkuaineen hiilen allotrooppi. Neljä hiiliatomia on sitoutunut kovalenttisesti yhteen atomiin sigmasidoksilla, mikä tekee siitä erittäin monimutkaisen aineen. Timanteissa atomien erottaminen toisistaan on erittäin vaikeaa kovalenttisen sidoksen vuoksi. Joten se tosiasia, että timantit ovat yksi kovimmista luonnonmateriaaleista, lisää niiden mainetta vaistomaisesti.
Varhaisimmat koskaan löydetyt timantit löytyivät Intiasta neljännellä vuosisadalla. Ja pian sen jälkeen suurin osa näistä jalokivistä vietiin eri maihin, mikä johti suureen siteeseen Intian ja muiden kansojen välille.
Samaan aikaan neljän hiilen välinen sidos on sp3-hybridisaatio. Koska timanteissa on neljä elektronia sitoutuneena yhteen atomiin, niillä on tetraedrinen rakenne. Timantti on kidehila, joka koostuu symmetrisesti järjestetyistä hiiliatomeista kolmiulotteisessa rakenteessa.
Lisäksi timantilla on vaikuttava yhdistelmä fysikaalisia, kemiallisia ja mekaanisia ominaisuuksia, joita ovat kovuus, alhainen kitkakerroin, lämmönjohtavuus, sähkövastus, alhainen lämpölaajenemiskerroin ja lujuus, materiaalin tulee myös olla kemiallisesti kestävää, bioyhteensopivaa ja heijastavat ultraviolettia ja infrapunaa.
Kestävyyden ja kiiltonsa vuoksi timantteja käytetään laajalti koruissa. Lisäksi niitä käytetään kovuutensa vuoksi myös muiden materiaalien leikkaamiseen, hiontaan tai poraamiseen.
Mikä on grafiitti?
Samaan aikaan grafiitti on puhtaan hiilen kerrosrakenteinen allotrooppi. Sitä esiintyy pääasiassa harmaana kiteisenä mineraalina, jota esiintyy joissakin kivissä. Sigma-sidos sitoo kolme hiiliatomia toisiinsa grafiitissa. Koska grafiitti liitetään tällä tavalla, se on pehmeää ja helposti rikkoutuva. Yksinkertaisesti sanottuna, van der Waalsin voimien takia kovalenttiset sidokset katkeavat helposti, jolloin grafiitista tulee lopulta pehmeä materiaali.
Grafiitti koostuu neljästä hiiliatomista, jotka ovat sp2-hybridisoituneita, joista jokainen on sitoutunut kolmeen muuhun sigma-sidoksilla. Samaan aikaan pariton atomi muodostaa pi-sidoksen. Grafiitin historia juontaa juurensa Cumbriaan Pohjois-Englannissa 1500-luvun alussa. Aluksi sitä pidettiin kuitenkin virheellisesti kivihiilenä, mutta kun se kuumennettiin, se ei palanut, ja lopulta tuloksena oli grafiitti.
Lisäksi grafiitin tasogeometrinen rakenne johtuu kolmesta sitoutuneesta hiilielektronista. Grafiitin ominaisuuksia ovat korkea sulamispiste, pehmeä, liukas rasvainen tunne, liukenemattomuus veteen ja muihin orgaanisiin aineisiin, kiiltävä, läpinäkymätön, musta aines.
Lisäksi grafiittia käytetään kynissä ja voiteluaineissa, ja korkean johtavuutensa ansiosta sitä käytetään myös elektronisissa tuotteissa, kuten elektrodeissa, akuissa ja aurinkopaneeleissa.
Tärkeimmät erot timantin ja grafiitin välillä
Johtopäätös
Kaiken kaikkiaan sekä grafiitit että timantit ovat hiilen kuuluisia allotrooppeja; joissa timantit ovat luonnossa esiintyviä kovia aineita, jotka ovat läpinäkyviä ja joita käytetään laajalti korujen valmistuksessa sekä muiden vähemmän kovien aineiden leikkaamisessa, hiomisessa tai poraamisessa. Toisaalta grafiitit ovat luonnossa esiintyviä mineraaleja, joita esiintyy pääasiassa kivissä ja jotka ovat läpinäkymättömiä ja mustia valmistusaikanaan. Grafiitin yleisin käyttö on lyijykynän johdoissa ja sähkökennoissa niiden pehmeän tunteen ja korkean johtavuuden vuoksi. Grafiitti ja timantti ovat erikoistuneet omalla tavallaan sulamispisteestä suhteelliseen tiheyteen, kovuuteen, alhaiseen kitkakertoimeen, lämmönjohtavuuteen, sähkövastukseen, alhaiseen lämpölaajenemiskerroimeen ja lujuuteen.
