الماس والأحجار الكريمة والجرافيت

الماس الأحجار الكريمة والجرافيت كلاهما شكلين بلوريين لعنصر الكربون. بناءً على هذه الحقيقة ، قد يعتقد المرء أنهما سيكونان متشابهين في نواح كثيرة. لكن في الحقيقة هم مختلفون جدا. هذا يسلط الضوء على بعض الحقائق الهامة حول البلورات.

كل من الأحجار الكريمة الماسية والجرافيت لهما تركيبة كيميائية بسيطة للغاية ؛ كلاهما كربون نقي. ومع ذلك ، فإن الأحجار الكريمة الماسية هي أقسى المعادن المعروفة للإنسان (10 على مقياس موس ) ، والجرافيت هو من أنعم الجرافيت (أقل من 1 على مقياس موس). ونتيجة لذلك ، فإن الأحجار الكريمة الماسية هي المادة الكاشطة المطلقة ، في حين أن الجرافيت مادة تشحيم ممتازة. الأحجار الكريمة الماسية هي عازل كهربائي بينما الجرافيت موصل جيد للكهرباء. الأحجار الكريمة الماسية عادة ما تكون شفافة ، لكن الجرافيت معتم.

الماس الأحجار الكريمة وهيكل الجرافيت

من الواضح أن الأحجار الكريمة الماسية أكثر قيمة من الجرافيت. الجرافيت غير مكلف لدرجة أنه يستخدم لصنع رصاص بالقلم الرصاص. ومع ذلك ، فإن الجرافيت مادة مثيرة للاهتمام مثل الأحجار الكريمة الماسية من نواح كثيرة. الجرافيت هو مكون عالي القوة من المركبات المستخدمة في صناعة السيارات والطائرات وأعمدة مضارب الجولف عالية التقنية ومضارب التنس.

ولكن لماذا الأحجار الكريمة الماسية شديدة الصلابة والجرافيت ناعمة جدًا؟ أيضًا ، إذا كان الجرافيت ناعمًا جدًا ، فكيف يمكن استخدامه كمواد عالية التقنية لأعمدة مضرب الجولف والطائرات؟

تكمن الإجابة في التراكيب الذرية المختلفة للأحجار الكريمة الماسية والجرافيت. يتشكل الجرافيت في طبقات أو صفائح حيث يكون لذرات الكربون روابط قوية على نفس المستوى أو الطبقة ، ولكن روابط ضعيفة فقط بالطبقة الموجودة أعلى أو أسفل. من ناحية أخرى ، تمتلك ذرات الكربون في الأحجار الكريمة الماسية روابط قوية في ثلاثة أبعاد. في الأحجار الكريمة الماسية ، تكون الذرات معبأة بشكل وثيق للغاية وكل ذرة متصلة بأربع ذرات كربون أخرى ، مما يمنحها بنية قوية وصلبة للغاية في ثلاثة أبعاد.

في حالة الجرافيت ، تكون الروابط بين طبقات الجرافيت فقط ضعيفة. هذا يعني أنه عندما يتم لف الطبقات أو الألواح إلى ألياف ، ويتم لف هذه الألياف في خيوط ، تصبح القوة الحقيقية للروابط واضحة. يتم تشكيل الخيوط وتثبيتها في مكانها بواسطة مادة رابطة مثل راتنجات الايبوكسي. المركبات الناتجة لديها بعض من أعلى نسب القوة إلى الوزن من أي مواد.

تسلط الاختلافات بين الأحجار الكريمة الماسية والجرافيت الضوء على أهمية التركيب البلوري لخصائص الأحجار الكريمة. على سبيل المثال ، جميع الأحجار الكريمة التي لها عادة بلورية مكعبة ، حيث يكون التركيب البلوري متماثل تمامًا ، لها خاصية مهمة مشتركة. تكسر المواد الصلبة المكعبة الضوء في جميع الاتجاهات بنفس السرعة. لذلك على الرغم من الأحجار الكريمة الماسية ، العقيق الأحجار الكريمة و الإسبنيل الأحجار الكريمة لها تركيبات كيميائية مختلفة تمامًا ، فهي كلها منفردة الانكسار بسبب هيكلها البلوري المتشابه. المجموعات البلورية الأخرى الأقل تماثلًا هي مضاعف الانكسار ، بما في ذلك تقويم العظام ، ووحيد الميل ، وثلاثي الميل ، وكلها لها تناسقات داخلية ومحاور محددة تحدد كيفية انحناء الضوء عند دخوله إلى البلورة.