흑연과 다이아몬드의 상이한 특성은 결정 구조에서 탄소 원자의 다른 배열에 기인한다. 다이아몬드에서, 탄소 원자는 사면체 구조로 배열되고, 흑연에서는 탄소 원자가 2D 시트로 배열된다. 탄소 원자의 상이한 배열은 두 개의 동종 요법에 대해 다른 화학적 및 물리적 특성을 초래한다.
다이아몬드와 흑연은 동일한 원소 (탄소)의 두 개의 동종 트로프이며, 특성의 차이는 결정 구조가 배열되는 방식의 결과입니다. 다이아몬드와 흑연 모두 순수한 탄소로 만들어졌지만 특성에는 극적인 차이가 있습니다. 동일한 요소의 동반 로프로서 많은 유사성을 공유 할 것으로 예상 할 수 있지만 단순히 그렇지 않습니다.
처음에는이 질문이 많은 사람들에게 이상하게 보일 수 있습니다. 다이아몬드와 흑연은… 특히 현명한 조합처럼 들리지 않습니다. 다이아몬드와 금, 또는 다이아몬드와 사파이어는 더 의미가 있습니까? 그렇다면 왜 다이아몬드가 흑연과 같은 범주에서 움켜 쥐는가?
글쎄, 고등학교에서 화학 수업에주의를 기울이면 사실, 두 사람 사이에 매우 강한 구조적 연결이 있다는 것을 알게 될 것입니다.
.둘 사이의 연결은 무엇입니까? 그리고 왜 그들은 서로 다른가?
allotropes는 무엇입니까?
요소의 allotropy ( 'Allotropism'이라고도 함)는 요소가 원자의 다른 배열로 동일한 물리적 상태로 여러 형태로 존재하는 능력입니다. 다른 형태를 주어진 화학 요소의 동반 로프라고합니다.
상호 시각적으로 기하학적 형태를 얻기 위해 여러 패턴을 배열 할 수있는 36 개의 공이 있다고 상상해보십시오.
이 모양 (볼)의 구성 부분은 원자를 나타내며, 그들이 다른 형태 (다양한 배열로 인해)는 동종 트로프입니다.
동일한 원소의 동종 요소는 상이한 결합 배열을 가지며, 이는 물질에 대해 다른 화학적 및 물리적 특성을 야기한다. 더욱이, 다른 만화물은 또한 원자 수에서 분자의 발생에서 다를 수 있습니다.
다음 이미지는 인과 산소의 다양한 동화 로프를 특징으로합니다.
탄소 동종
동종의 세계에서 탄소는 록 스타에 지나지 않습니다. 화학 구조 덕분에 많은 동종 트로프를 형성 할 수 있습니다. 원자 번호는 6이므로 원자가 쉘에 4 개의 전자가 있음을 의미합니다.
현재로서는 8 개 이상의 동요 탄소가 확인되었으며, 더 많은 동종 트로프를 발견하는 연구가 켜져 있습니다.
탄소의 다른 동화물 (사진 신용 :위키 백과)
그러나 알려진 모든 allotropes 중에서 가장 인기있는 것은 다이아몬드와 흑연입니다. 시각적으로 엄청나게 다른 것처럼 보이는이 두 개의 동종은 여전히 탄소로 만들어졌습니다. 그들의 구성은 동일하지만, 그 안에 탄소 원자의 배열 덕분에 다른 화학적 및 물리적 특성을 나타냅니다.
다이아몬드가 단단하지만, 흑연이 동일한 요소 (탄소)로 구성되어 있음에도 불구하고 흑연이 부드럽습니다.
단일 요인으로 요약됩니다 : 기하학 .
다이아몬드에서 탄소 원자의 배열은 사면체 방식을 따릅니다. 이것은 각 탄소 원자가 4 개의 다른 탄소 원자에 부착되어 강한 공유 결합을 형성 함을 의미합니다.
이 결정 배열은 에너지 적으로 매우 유리하며 다이아몬드에 대한 특징적인 강도, 내구성 및 강성을 부여합니다. 긁히거나 부러 뜨리려면 많은 양의 힘이 필요하므로 지구상에서 가장 어려운 자연 발생 물질 중 하나입니다.
반면, 흑연은 다이아몬드와 완전히 다른 기하학적 배열을 가지고 있습니다. 그의 탄소 원자는 2D 시트로 배열되는 반면, 각 탄소 원자는 3 개의 다른 탄소 원자에 결합하여 무한 어레이에서 6 각형 고리를 형성한다. 각각의 개별 층 내에서 원자의 결합은 공유되어 있으므로 (다이아몬드에서 볼 수 있듯이 강한) 층 간의 결합은 약하다 (Van der Waals Forces).
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그 결과 층이 각각 위로 미끄러 져 서로 매우 쉽게 분리 될 수 있다는 것입니다. 탄소 원자의 다중 시트 사이의 이러한 약한 결합은 연필에 사용되는 흑연을 종이에 꺼내어 쓸 수있게합니다. 흑연은 부드럽고 미끄러운 것 외에도 다이아몬드보다 밀도가 훨씬 낮습니다.
이 모든 것에 대한 가장 놀라운 것은 동일한 물질의 화학적 구조에서 약간의 조정이 어떻게 외관, 강인성 및 화학적 특성이 크게 다르게 만드는가입니다!
