Kaikki tuntevat sellaiset aineet kuin grafiitti ja timantti. Grafiittia löytyy kaikki alta. Siitä valmistetaan esimerkiksi tangot yksinkertaisille lyijykynille. Grafiitti on melko edullinen ja halpa aine. Mutta timantin k altainen aine on hyvin erilainen kuin grafiitti. Timantti on kallein kivi, hyvin harvinainen ja läpinäkyvä, toisin kuin grafiitti. On vaikea uskoa, mutta grafiitin kemiallinen kaava on sama kuin timantin. Tässä artikkelissa analysoimme, kuinka tämä on mahdollista.
Grafiitti: mineraalin historia ja ominaisuudet
Grafiitin historia ulottuu tuhansien vuosien taakse, joten sen tarkkaa käyttövuotta on erittäin vaikea määrittää. Grafiitti tunnetaan hyvästä sähkönjohtimestaan. Lisäksi tämä mineraali on erittäin hauras. Siksi he tekevät siitä kynän lyijykynän.
Mineraalin kemiallisiin ominaisuuksiin kuuluu inkluusioyhdisteiden muodostuminen monien aineiden, kuten suolojen ja alkalimetallien, kanssa. Mineraali ei liukene happoihin.
Grafiitin kaava on C, eli se on yksi kuuluisan jaksollisen järjestelmän kuudennen elementin - hiilen - allotrooppisista muunnelmista.
Timantti: mineraalin historia ja ominaisuudet
Timantin historia on hyvin epätavallinen. Uskotaan, että ensimmäinen timantti löydettiin Intiasta. Tuolloin ihmiskunta ei voinut ymmärtää tämän kiven täyttä voimaa. Geologit tiesivät vain, että tämä kivi on erittäin kova ja kestävä. 1400-luvulle asti timantit olivat paljon vähemmän arvokkaita kuin smaragdit ja rubiinit. Ja vasta sitten tuntematon kultaseppä, työskennellessään kiven kanssa, antoi sille kauniin leikkauksen, joka myöhemmin tunnettiin timanttileikkauksena. Silloin kivi osoitti itsensä kaikessa loistossaan.
Timantteja käytetään pääasiassa teollisuudessa. Tämä mineraali on kestävin koko maailmassa, minkä vuoksi sitä käytetään hioma-aineissa, leikkureissa kestävien metallien käsittelyyn ja paljon muuta.
Kuten jo tiedämme, grafiitin kaava kemiassa on C, ja timantilla on sama kaava.
Timantin ja grafiitin erot
Huolimatta siitä, että mineraaleilla on samanlaiset kemialliset kaavat, ne eroavat toisistaan dramaattisesti sekä ulkonäöltään että kemiallisesta näkökulmasta.
Ensinnäkin timantilla ja grafiitilla on täysin erilainen rakenne. Loppujen lopuksi grafiitti koostuu kuusikulmioiden ruudukosta, kun taas timantilla on kuutiokiderakenne. Grafiitin hauraus johtuu siitä, että sen kerrosten välinen sidos on erittäin helppo rikkoa, sen atomit ovat hiljaa erotettu toisistaan. Tämän vuoksi grafiitti imee valoa helposti ja on hyvin tumma, toisin kuin timantti.
Timantin rakenne on erilainen siinä mielessä, että yhtä hiiliatomia ympäröi neljä muuta atomiatetraedrisen kolmion tai pyramidin muotoinen. Jokainen atomi on samalla etäisyydellä toisistaan. Atomien väliset sidokset ovat erittäin vahvoja, minkä vuoksi timantti on niin kovaa ja vahvaa. Toinen timantin ominaisuus on, että se voi johtaa valoa, toisin kuin grafiitti.
Onko outoa, että grafiitin kaava on sama kuin timantin, mutta mineraalit ovat täysin erilaisia? Ei! Loppujen lopuksi timantti syntyy luonnosta v altavalla paineella ja sitten erittäin nopeasti jäähtyen, kun taas grafiitti syntyy alhaisessa paineessa, mutta erittäin korkeassa lämpötilassa.
Mitä allotrooppiset aineet ovat?
Allotrooppiset aineet ovat erittäin tärkeä käsite kemiassa. Tämä on perusasioiden perusta, jonka avulla voit erottaa aineet toisistaan.
Koulussa tutkitaan allotrooppisia aineita grafiitin ja timantin esimerkillä sekä niiden erolla. Joten tutkittuamme timantin ja grafiitin eroja, voimme päätellä, että allotropia on kahden tai useamman aineen olemassaolo luonnossa, jotka eroavat rakenteeltaan ja ominaisuuksiltaan, mutta joilla on samanlainen kemiallinen kaava tai jotka kuuluvat samaan kemialliseen alkuaineeseen.
Timantin saaminen grafiitista
Grafiitin kaava - C - antoi tutkijoille mahdollisuuden tehdä monia kokeita, joiden tuloksena löydettiin grafiitin allotrooppisia aineita.
Opettajat kertovat sekä koululaisille että opiskelijoille siitä, kuinka tiedemiehet yrittivät luoda timantteja grafiitista. Tämä tarina on erittäin mielenkiintoinen ja kiehtova, ja sen avulla voit myös muistaa tällaisten allotrooppisten aineiden, kuten grafiitin ja timantin, olemassaolon ja niistäeroja.
Jonkin aikaa sitten tiedemiehet yrittivät luoda timantteja grafiitista. He uskoivat, että jos timantin ja grafiitin kaava on sama, he pystyvät luomaan timantin, koska kivi on erittäin kallis ja harvinainen. Nyt tiedämme, että timanttimineraali esiintyy luonnossa korkeassa paineessa ja välittömässä jäähtymisessä. Siksi tutkijat päättivät räjäyttää grafiitin, mikä loi tarvittavat olosuhteet timantin muodostumiselle. Ja itse asiassa tapahtui ihme, räjähdyksen jälkeen grafiitille muodostui hyvin pieniä timanttikiteitä.
Grafiitin ja timantin käyttö
Nykyään sekä grafiittia että timanttia käytetään pääasiassa teollisuudessa. Mutta noin 10 % kaikesta timantituotannosta menee koruihin. Useimmiten lyijykynät valmistetaan grafiitista, koska se on erittäin hauras ja hauras, mutta jättää jälkiä.
