Każdy zna takie substancje jak grafit i diament. Grafit jest wszędzie. Na przykład wykonuje się z niego pręty do prostych ołówków. Grafit jest substancją dość przystępną i tanią. Ale substancja taka jak diament bardzo różni się od grafitu. Diament jest najdroższym kamieniem, bardzo rzadkim i przezroczystym, w przeciwieństwie do grafitu. Trudno w to uwierzyć, ale wzór chemiczny grafitu jest taki sam jak diamentu. W tym artykule przeanalizujemy, jak jest to możliwe.
Grafit: historia i właściwości minerału
Historia grafitu sięga tysięcy lat wstecz, dlatego niezwykle trudno jest ustalić dokładny rok jego użytkowania. Grafit słynie z tego, że jest dobrym przewodnikiem elektryczności. Ponadto ten minerał jest bardzo delikatny. Dlatego robią z tego wkłady do ołówków.
Właściwości chemiczne minerału obejmują tworzenie się związków inkluzyjnych z wieloma substancjami, takimi jak sole i metale alkaliczne. Minerał nie rozpuszcza się w kwasach.
Wzorem grafitu jest C, czyli jedna z alotropowych modyfikacji słynnego szóstego pierwiastka układu okresowego - węgla.
Diament: historia i właściwości minerału
Historia diamentu jest bardzo niezwykła. Uważa się, że pierwszy diament znaleziono w Indiach. W tym czasie ludzkość nie mogła zrozumieć pełnej mocy tego kamienia. Geolodzy wiedzieli tylko, że ten kamień jest bardzo twardy i trwały. Do XV wieku diamenty były warte znacznie mniej niż szmaragdy i rubiny. I dopiero wtedy nieznany jubiler, w trakcie pracy z kamieniem, nadał mu piękny szlif, który później stał się znany jako szlif diamentowy. Wtedy właśnie kamień ukazał się w całej okazałości.
Diamenty są używane głównie w przemyśle. Minerał ten jest najtrwalszy na całym świecie, dlatego wykorzystuje się go na materiały ścierne, przecinaki do obróbki trwałych metali i wiele innych.
Jak już wiemy, wzór grafitu w chemii to C, a diament ma taki sam wzór.
Różnice między diamentem a grafitem
Pomimo faktu, że minerały mają podobny wzór chemiczny, różnią się one znacznie od siebie zarówno pod względem wyglądu, jak i chemicznego punktu widzenia.
Po pierwsze, diament i grafit mają zupełnie inną strukturę. W końcu grafit składa się z siatki sześciokątów, podczas gdy diament ma strukturę sześciennego kryształu. Kruchość grafitu wynika z faktu, że wiązanie między jego warstwami jest bardzo łatwe do zerwania, jego atomy są cicho od siebie oddzielone. Z tego powodu grafit łatwo pochłania światło i jest bardzo ciemny, w przeciwieństwie do diamentu.
Struktura diamentu różni się tym, że jeden atom węgla jest otoczony czterema dodatkowymi atomami wforma czworościennego trójkąta lub piramidy. Każdy atom znajduje się w tej samej odległości od siebie. Wiązania między atomami są bardzo silne, dlatego diament jest tak twardy i mocny. Inną właściwością diamentu jest to, że może przewodzić światło, w przeciwieństwie do grafitu.
Czy to dziwne, że formuła grafitu jest taka sama jak formuła diamentu, ale minerały są zupełnie inne? Nie! Przecież diament jest wytwarzany przez naturę pod ogromnym ciśnieniem, a następnie bardzo szybkim chłodzeniem, natomiast grafit powstaje przy niskim ciśnieniu, ale bardzo wysokiej temperaturze.
Co to są substancje alotropowe?
Substancje alotropowe to bardzo ważne pojęcie w chemii. To podstawa podstaw, która pozwala odróżnić substancje od siebie.
W szkole bada się substancje alotropowe na przykładzie grafitu i diamentu, a także ich różnice. Po zbadaniu różnic między diamentem a grafitem możemy więc stwierdzić, że alotropia to istnienie w naturze dwóch lub więcej substancji, które różnią się strukturą i właściwościami, ale mają podobny wzór chemiczny lub należą do tego samego pierwiastka.
Pozyskiwanie diamentu z grafitu
Formuła grafitu - C - pozwoliła naukowcom na przeprowadzenie wielu eksperymentów, w wyniku których znaleziono alotropowe substancje grafitu.
Nauczyciele opowiadają uczniom i studentom o tym, jak naukowcy próbowali stworzyć diamenty z grafitu. Ta historia jest bardzo ciekawa i fascynująca, a także pozwala przypomnieć sobie istnienie takich alotropowych substancji jak grafit i diament oraz o ichróżnice.
Kiedyś naukowcy próbowali stworzyć diamenty z grafitu. Uważali, że jeśli formuła diamentu i grafitu jest taka sama, to będą mogli stworzyć diament, ponieważ kamień jest bardzo drogi i rzadki. Teraz wiemy, że diamentowy minerał pojawia się w naturze pod wysokim ciśnieniem i chwilowym ochłodzeniem. Dlatego naukowcy postanowili wysadzić grafit, tworząc w ten sposób niezbędne warunki do powstania diamentu. I rzeczywiście, po eksplozji zdarzył się cud, na grafitu utworzyły się bardzo małe kryształki diamentu.
Zastosowanie grafitu i diamentu
Obecnie zarówno grafit, jak i diament są używane głównie w przemyśle. Ale około 10% całej produkcji diamentów trafia do biżuterii. Najczęściej ołówki wykonuje się z grafitu, ponieważ jest on bardzo delikatny i kruchy, pozostawiając ślady.
