Temat niby szkolny, ale nie do końca...
Jak mawiała Marilyn Monroe diamenty są najlepszymi przyjaciółmi kobiety, a chemicznie czym są diamenty i skąd wzięła się ta przyjaźń?
Diament zbudowany jest jedynie z węgla (pierwiastka, nie kopaliny), podobnie jak powszechnie stosowany grafit czy mniej znane fulereny, jednak wygląda zupełnie inaczej.
Wszyscy wiemy jak wygląda diament, a jak grafit, więc nie będę się nad tym rozwodzić. Zastanówmy się jednak skąd biorą się te różnice.
Diament tworzy przejrzyste i bardzo twarde kryształy. Grafit, natomiast, jest czarno-szary i bardzo miękki. Mimo, że oba składają się z takich samych atomów, są zupełnie różne. Wynika to z różnic w ich budowie krystalograficznej, prościej mówiąc - atomy węgla są ze sobą inaczej połączone.
Spójrzmy na struktury uwidocznione powyżej.
Górna struktura obrazuje diament.
Czarne kulki to atomy węgla, każdy z nich ma takie samo otoczenie - jest połączony z czterema identycznymi atomami (czterema, ponieważ węgiel jest czterowartościowy - ma cztery "łapki"). Wszystkie odległości między atomami są również identyczne. W ten sposób powstaje zwarta struktura, którą bardzo trudno uszkodzić. Ponieważ wszystkie elektrony walencyjne biorą udział w tworzeniu wiązań, diament jest izolatorem elektrycznym i jest bierny chemicznie. Inaczej: nie ma wolnych elektronów, które "hasają" sobie wokół atomów i dają się wciągać w różne gry i zabawy.
Dolny obrazek przedstawia grafit.
Tu atomy węgla leżą w płaszczyznach równoległych do siebie. W samej płaszczyźnie wszystkie atomy mają takie samo otoczenie - wiążą się z trzema innymi atomami tworząc wzór przypominający plastry miodu. Natomiast między płaszczyznami działają słabe siły trzymające je względem siebie. Wiązania te są słabe, dlatego struktura grafitu nie jest zbyt stabilna i wystarczy niewielka siła aby grafit uszkodzić. W odróżnieniu od diamentu nie wszystkie elektrony walencyjne są zaangażowane w tworzenie wiązań atomowych (bo tylko trzy z czterech). Niewykorzystane elektrony znajdują się pomiędzy płaszczyznami i odpowiadają za bardzo dobre przewodnictwo elektryczne grafitu.
Żeby lepiej to sobie wyobrazić powyższe struktury możemy porównać do... makaronu (ach, te kulinarne inspiracje).
Diamenty to kluski lane, a grafit to lasagne.
Nie ważne z której strony kluskę naciśniemy czy przekroimy, zawsze będzie zachowywać się tak samo. Ponieważ jest w środku pełna - będzie też stawiać opór. Natomiast lasagne jest dużo mnie trwała. Wystarczy nacisnąć ją widelcem, by sos wypłynął a płaty makaronu przesunęły względem siebie.
Właśnie na tym polegają różnice w budowie diamentu i grafitu.
Idąc dalej kulinarnym tropem nanorurki porównam do cannelloni a fulereny do muszelek, lub uszek. Ale na tym dziś zakończę moje fantazje.
Spróbujmy jeszcze określić czemu diamenty zawdzięczają miłość Marilyn Monroe i wielu innych kobiet...
być może twardości i szlachetności, być może połyskowi (który jest efektem odpowiedniego szlifowania diamentów), albo nawet ich magicznym mocom (w nie wierzyli Majowie), ale najprawdopodobniej główną przyczyną popularności diamentów jest ich wysoka cena...
Próżność zwycięża.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz