יהלום לעומת גרפיט מה ההבדל?

יהלום הוא חומר שקוף שניתן לראות דרכו. יהלום משמש ביישומים תעשייתיים וייצור תכשיטים בגלל קשיותו ופיזור תכונות האור. יהלום הוא החומר המינרלי המאתגר ביותר שהתגלה אי פעם על פני כדור הארץ. יש לו נקודת התכה גבוהה יותר מפלדה ואינו מוליך חשמל. יהלום, גרפיט ופולרן הם אלוטרופים של פחמן.

• לכל אטום פחמן יש ארבעה אלקטרונים בקליפה החיצונית ביותר שלו.
• פולרן הוא אלוטרופ של פחמן בעל מבנה כדורי גדול.
• יהלום הוא אלוטרופ של פחמן, בעל מבנה הגביש הקובי של היהלום.
• מצד שני, אטומי הפחמן ביהלום מקושרים למבנה מסגרות.

יהלום ישרוט את כל החומרים האחרים והוא החומר הקשה ביותר הידוע. זהו מוליך החום הטוב ביותר שאנו מכירים, ומוליך עד פי חמישה מהכמות שנחושת עושה. יהלום גם מוליך קול, אבל לא חשמל; זה מבודד, וההתנגדות החשמלית שלו, כושר השידור האופטי והאינרטיות הכימית שלו מדהימים בהתאם. גרפיט הוא אלוטרופ של פחמן המורכב מאטומי פחמן שהוכלאו עם אלקטרונים sp2.

קניית יהלומים: תהליך מרתיע בפשטות

צפיפות הגרפיט קטנה יחסית מזו של יהלום. מבנה גבישי ליהלום יש מבנה גבישי מרוכז בפנים. פרמטרים של השוואהDiamondGraphiteDefinitionבטבע, יהלום הוא צורה גבישית מוצקה, חסרת צבע וברורה של פחמן. גרפיט הוא אלוטרופ של פחמן טהור שנמצא בעיקר בין סלעים. הוא נחשב למינרלים בטבע.מבנה המבנה של היהלום הוא סריג גבישי. זהו גביש תלת מימדי שבו אטומי הפחמן מסודרים בסימטריה.

קַשִׁיוּת

מצד שני, לגרפיט יש מבנה שכבות, עם שש טבעות אטומי פחמן המסודרות בגיליון אופקי מרווח. יתר על כן, יהלום הוא חומר מורכב, ואילו גרפיט הוא חומר רך. יהלום הוא אלוטרופ, או סוג, של ההיבט פחמן. בתוך האבן היקרה, אטומי הפחמן מסודרים בגרסה של מבנה הגביש הקובי במרכז הפנים הנקרא רשת יהלום.

יהלום מול גרפיט

יתר על כן, יהלום הוא החומר הקשה ביותר על פני כדור הארץ, אך לגרפיט ולפולרן יש קשיות נמוכה יחסית. ביהלום, אטומי הפחמן מסודרים בצורה טטרהדרלית. כל אטום פחמן מחובר לארבעה אטומי פחמן אחרים במרחק של 1.544 x מטר משם עם זווית קשר C-C-C של 109.5 מעלות.

טבעות לפי צורה

גרפיט הוא צורה טבעית של פחמן גבישי. זהו מינרל יסוד יליד המצוי בסלעים מטמורפיים וסלעים.

ההבדל בין יהלום לגרפיט

לגרפיט התפשטות תרמית נמוכה ומוליכות גבוהה בשל כך. הם יכולים לחתוך דרך חומרים אחרים כאשר הם מלוטשים והם משמשים תכשיטים וחומרים אחרים. לכן, יהלום קשה אך הגרפיט רך וחלקלק למרות שבשניהם יש פחמן.

גם אטומי הפחמן בגרפיט מסודרים במערך אינסופי, אך הם מרובדים. לאטומים הללו יש שני סוגים של אינטראקציות זה עם זה. בראשון, כל אטום פחמן קשור לשלושה אטומי פחמן אחרים ומסודר בפינות של רשת של משושים רגילים עם זווית קשר של 120 מעלות C-C-C. הסדרים מישוריים אלה משתרעים בשני ממדים ויוצרים מערך אופקי ומשושה “חוט עוף”. בנוסף, מערכים מישוריים אלה מוחזקים יחד על ידי כוחות חלשים יותר הידועים כאינטראקציות הערמה.

התכונות הייחודיות של היהלום, כגון קשיותו הגבוהה, חוזק המתיחה והעמידות המופלגת שלו, נובעות ממאפיינים אלו. למרות צפיפותו נמוכה יותר מגרפיט, יהלום גם מורכב משמעותית מגרפיט. גרפיט מורכב מארבעה אטומי פחמן בעלי הכלאה sp2, שכל אחד מהם קשור לשלושה מהאחרים באמצעות קשרי סיגמה. בינתיים, גרפיט הוא אלוטרופ מובנה שכבה של פחמן טהור.

קַשִׁיוּת

עוד אחד מההבדלים הגדולים ביותר של גרפיט לעומת יהלום טמון ברמות הקשיות הייחודיות שלהם. הקשיות של מינרלים וחומרים שונים נמדדת בדרך כלל באמצעות מערכת הנקראת סולם Mohs. סולם Mohs פותח על ידי הגיאולוג והמינרלוג הגרמני פרידריך מוהס. המערכת מסווגת את גורם הקשיות של מינרל על ידי השוואת יכולתו לשרוט סוגי חומרים רכים יותר מתוך רשימה שנקבעה מראש. באשר לערכי הניקוד, זה עובר מהחומרים הרכים ביותר להיות אחד עד שהחומרים הקשים ביותר הם 10.

ההבדל העיקרי – יהלום מול גרפיט

גרפיט יכול להוליך חשמל בגלל האלקטרונים שהוקמו במבנה שלו. אלה נוצרים מכיוון שכל אטום פחמן קשור רק ל-3 אטומי פחמן אחרים. עם זאת, ביהלום, כל 4 האלקטרונים החיצוניים על כל אטום פחמן משמשים בקשרים קוולנטיים, כך שאין אלקטרונים דה-לוקאליים. בניגוד למה שנהוג לחשוב, הקשרים הכימיים בגרפיט הם למעשה חזקים יותר מאלה המרכיבים את היהלום. עם גרפיט, אטומי פחמן מסודרים בתבנית גיליון הדומה מאוד לחוט עוף. כל אטום פחמן חולק קשר כימי חזק עם שלושה אטומי פחמן אחרים כדי ליצור את צורתו הייחודית.

בסופו של דבר, זה מה שהופך אותו לחומר הטבעי הקשה ביותר הידוע לאדם. יהלום וגרפיט נקראים אלוטרופים של פחמן. מבחינה כימית, מינרלים אלה מורכבים מאטומי פחמן בעלי תכונות פיזיקליות שונות. באופן כללי, מינרלים אלה מכונים פולימורפים, בעלי אותו סוג של כימיה, אך בעלי מבנים גבישיים שונים. יתר על כן, הבדל נוסף בין גרפיט יהלום לפולרן הוא שאטומי הפחמן של יהלום מוכלאים sp3, אך בגרפיט ובפולרן הם מוכלאים sp2.