Kõik teavad selliseid aineid nagu grafiit ja teemant. Grafiiti leidub kõikjal. Näiteks valmistatakse sellest vardad lihtsate pliiatsite jaoks. Grafiit on üsna taskukohane ja odav aine. Kuid selline aine nagu teemant on grafiidist väga erinev. Teemant on erinev alt grafiidist kõige kallim kivi, väga haruldane ja läbipaistev. Seda on raske uskuda, kuid grafiidi keemiline valem on sama, mis teemandil. Selles artiklis analüüsime, kuidas see võimalik on.
Grafiit: mineraali ajalugu ja omadused
Grafiidi ajalugu ulatub tuhandete aastate taha, mistõttu on äärmiselt raske kindlaks teha selle täpset kasutusaastat. Grafiit on kuulus selle poolest, et on hea elektrijuht. Lisaks on see mineraal väga habras. Seetõttu teevad nad sellest pliiatsi juhtmeid.
Mineraali keemilised omadused hõlmavad inklusiooniühendite moodustumist paljude ainetega, nagu soolad ja leelismetallid. Mineraal ei lahustu hapetes.
Grafiidi valem on C, see tähendab, et see on perioodilisuse tabeli kuulsa kuuenda elemendi - süsiniku - üks allotroopsetest modifikatsioonidest.
Teemant: mineraali ajalugu ja omadused
Teemandi ajalugu on väga ebatavaline. Arvatakse, et esimene teemant leiti Indiast. Sel ajal ei suutnud inimkond selle kivi täit jõudu mõista. Geoloogid teadsid vaid, et see kivi on väga kõva ja vastupidav. Kuni 15. sajandini olid teemandid palju vähem väärt kui smaragdid ja rubiinid. Ja alles siis tegi tundmatu juveliir kiviga töötades sellele ilusa lõike, mis hiljem sai tuntuks kui teemantlõige. Just siis näitas kivi end kogu oma hiilguses.
Teemante kasutatakse peamiselt tööstuses. See mineraal on kõige vastupidavam kogu maailmas, mistõttu kasutatakse seda abrasiivide, vastupidavate metallide töötlemise lõikurite ja palju muu jaoks.
Nagu me juba teame, on grafiidi valem keemias C ja teemandi valem on sama.
Teemanti ja grafiidi erinevused
Vaatamata asjaolule, et mineraalidel on sarnased keemilised valemid, erinevad nad üksteisest dramaatiliselt nii välimuselt kui ka keemilisest vaatepunktist.
Esiteks on teemandil ja grafiidil teineteisest täiesti erinev struktuur. Lõppude lõpuks koosneb grafiit kuusnurkade võrgustikust, teemandil on aga kuubikujuline kristallstruktuur. Grafiidi haprus tuleneb sellest, et selle kihtidevaheline side on väga kergesti katkev, selle aatomid eralduvad üksteisest vaikselt. Seetõttu neelab grafiit valgust kergesti ja on erinev alt teemandist väga tume.
Teemandi struktuur erineb selle poolest, et ühte süsinikuaatomit ümbritsevad veel neli aatomittetraeedrilise kolmnurga või püramiidi kuju. Iga aatom on üksteisest samal kaugusel. Aatomitevahelised sidemed on väga tugevad, mistõttu on teemant nii kõva ja tugev. Teine teemandi omadus on see, et erinev alt grafiidist suudab see valgust juhtida.
Kas on kummaline, et grafiidi valem on sama, mis teemandi valem, aga mineraalid on täiesti erinevad? Mitte! Teemant tekib ju looduse poolt tohutul rõhul ja seejärel väga kiirel jahtumisel, grafiit aga madalal rõhul, kuid väga kõrgel temperatuuril.
Mis on allotroopsed ained?
Allotroopsed ained on keemias väga oluline mõiste. See on põhitõdede alus, mis võimaldab teil aineid üksteisest eristada.
Koolis uuritakse allotroopseid aineid grafiidi ja teemandi näitel ning nende erinevust. Seega, olles uurinud teemandi ja grafiidi erinevusi, võime järeldada, et allotroopia on kahe või enama aine olemasolu looduses, mis erinevad oma struktuurilt ja omadustelt, kuid millel on sarnane keemiline valem või mis kuuluvad samasse keemilisse elementi.
Grafiidist teemandi hankimine
Grafiidi valem - C - võimaldas teadlastel teha palju katseid, mille tulemusena leiti grafiidi allotroopsed ained.
Õpetajad räägivad nii koolilastele kui ka õpilastele, kuidas teadlased püüdsid grafiidist teemante luua. See lugu on väga huvitav ja põnev ning võimaldab meenutada ka selliste allotroopsete ainete nagu grafiit ja teemant olemasolu ning nende kohta.erinevused.
Mõni aeg tagasi püüdsid teadlased luua grafiidist teemante. Nad uskusid, et kui teemandi ja grafiidi valem on sama, siis saavad nad teemanti luua, sest kivi on väga kallis ja haruldane. Nüüd teame, et teemantmineraal ilmub loodusesse kõrgel rõhul ja hetkelisel jahtumisel. Seetõttu otsustasid teadlased grafiidi õhku lasta, luues sellega vajalikud tingimused teemandi tekkeks. Ja tegelikult juhtus ime, pärast plahvatust tekkisid grafiidile väga väikesed teemantkristallid.
Grafiidi ja teemandi pealekandmine
Tänapäeval kasutatakse nii grafiiti kui ka teemanti peamiselt tööstuses. Kuid umbes 10% kogu teemantide toodangust läheb ehetele. Enamasti valmistatakse pliiatsid grafiidist, kuna see on väga habras ja rabe, jättes samas jälgi.
