Elmas ve grafit, karbon elementinin kristalli halidir. Bu gerçeğe dayanarak, pek çok açıdan benzer olacağını düşünebiliriz. Fakat aslında çok farklılardır ve bu kristallerle ilgili birçok unsur göz önüne alınmalıdır.
Hem elmas hem de grafit çok basit bir kimyasal bileşime sahiptir; İkisi de saf karbondan oluşurlar. Bununla birlikte, elmas, insan tarafından bilinen en sert mineral (Mohs ölçeğinde 10) ve grafit en yumuşak (Mohs ölçeğinde 1’den az)minerallerden biridir. Sonuç olarak, grafit mükemmel bir yağlayıcı iken, elmas son derece aşındırıcıdır. Grafit elektriği iyi bir ileten bir malzeme iken elmas bir elektrik izolatörüdür. Elmas genellikle şeffaftır, ancak grafit opaktır.
ELMAS VE GRAFİT YAPILARI
Elmas açık ara farkla grafitten çok daha değerlidir. Grafit, kurşun kalem yapmak için kullanılan çok ucuz bir malzemedir. Her şeye rağmen grafit birçok açıdan elmas kadar ilginç bir malzemedir. Grafit, otomobil, uçak gibi yüksek teknolojik araçlarda, golf sopası milleri ve tenis raketleri oluşturmak için kullanılan bileşiklerin yüksek dayanım bileşenidir.
Peki neden elmas çok sert ve grafit çok yumuşak? Ayrıca, eğer grafit çok yumuşak ise, golf sopası milleri ve uçakları için yüksek teknoloji ürünü bir malzeme olarak nasıl kullanılabilir?
Cevap elmas ve grafitin farklı atom yapılarında yatıyor. Karbon atomlarının aynı düzlemde veya tabakada güçlü bağlara sahip olduğu için, ancak üst veya alttaki katmana zayıf bağlar oluşturan tabakalar veya tabakalar halinde grafit oluşur. Öte yandan, elmastaki karbon atomlarının üç boyutta güçlü bağları vardır. Elmasta, atomlar çok sık doludur ve her atom dört diğer karbon atomuna bağlıdır, bu da üç boyutta çok güçlü ve katı bir yapı kazandırır.
Grafit durumunda ise, sadece grafit tabakaları arasındaki bağlar zayıftır. Bu, katmanlar veya levhalar elyaflara yuvarlandığında ve bu elyaflar iplerle büküldüğünde, bağların gerçek kuvveti belirgin hale gelir. Dişler şekle dönüştürülür ve epoksi reçine gibi bir bağlayıcı ile yerinde tutulur. Elde edilen kompozitler, herhangi bir malzemenin en yüksek mukavemet ağırlık oranlarına sahiptir.
Elmas ve grafit arasındaki farklar, bir kristal yapının bir değerli taşın özelliklerine olan önemini vurgular. Örneğin, kristal yapısının tamamen simetrik olduğu bir kübik kristal yapıya sahip olan tüm değerli taşların önemli ortak özelliği vardır. Kübik katılar ışığı her yönde aynı hızda küçültür. Bu nedenle, elmas, lal taşı ve spinel(kaba lal taşı) oldukça farklı kimyasal bileşimlere sahip olsa da, benzer kristal yapılarından dolayı hepsi tek olarak refraktiftir yani kırılma özelliğine sahiptirler. Diğer az simetrik kristal grupları ortorombik, monoklinik ve triklinik dahil olmak üzere iki kat refraktifdir ve bunların hepsinde belirli iç simetriler ve ışıkların kristale girerken nasıl kıvrıldığını belirleyen eksenler bulunur.
Lal Taşı
Kısaca bir Tablo ile özetlemek gerekirse…
İletkenlikte sadece elektronlar değil fononlar da önemlidir. Elmasın elektrik iletkenliği yoktur çünkü atomlar arasında kovalent bağ vardır. Termal iletkenliğe gelecek olursak bu fononlarla ilgilidir. Elmas neredeyse mükemmel bir kristal yapıya sahiptir dolayısıyla fonon saçılmalarından etkilenmez. Bu sebeple termal iletkenliği yüksektir.
Elektriği ileten elmas vardır Mavi elmas içindeki bor dan dolayı mavi renklidir ve ayni sebebten elektriği iletir.
Düzeltme : ikinci cümle Temel olarak açıklamak gerekirse ; Elmasın termal iletkenliği çok yüksektir fakat elektrik iletkenliği çok düşük denecek kadar azdır
Elektrik iletkenliği ile termal iletkenlik özellikleri sanki aynı olaydan ve aynı sebeplerden dolayı ortaya çıkıyormus gibi bir bilgi kirliliği bulunmakta. Temel olarak açıklamak gerekirse ; Elmasın termal iletkenliği çok yüksektir fakat termal iletkenliği çok düşük denecek kadar azdır. Bu iki farklı özelliği şu şekilde açıklayabiliriz; Elektrik iletkenliği malzemenin yapındaki serbest elektronun hareketi sonucu gerçekleşmektedir ancak termal iletkenlik kavramı ise bağ yapısı ile alakalı bir kavramdır. Elmasın bağ yapısını incelediğimizde her karbon atomunun birbirine güçlü olan kovalent bağlar ile bağlandığını görmekteyiz bu nedenle elmas çok iyi bir termal iletkenliğe sahiptir.
Yerkürenin ilk kabuk oluşumu karbonat dış yüzeyi tamamen su ile kaplı hiç bir yerde kara görünmez halde iken Yerküre yüzeyine uzayda parçalanmış yıldız parçaları ( saf demir, saf krom, saf bakır ) gibi maddelerle yüklü asteroitler inmiş şu an ki dış kabuğu oluşturmuştur. Yerkürenin derinliklerinde kalan karbonatın oksijenini uzaydan gelen demir veya krom alarak karbonu serbest hale gelir. Basınçlı su karışımıyla yükselir yüzeyde grafit madenini oluşturur.
Elektrik iletkenliği az olan malzemelerde asıl olan ısıl iletkenliğinin de az olmasıdır bu metallerde geçerlidir. Fakat elmasların yapısı biraz farklıdır ve ısıl iletkenlik fononlarla yani kafeslerin titreşimi ile sağlanır. Aslında ben de size katılıyorum ama literatürde metalurjik genel anlamda yazılan bu şekilde.
No because they have a tetrahedron structure made by covalent bonds between carbon atoms. The crystal structure has no free electrons that can flow or travel between potential differences. Hence, no electricity (or little electricity) passes through diamond crystals which makes them poor conductors of electricity.
Çok yanlış! Elmasın tüm malzemelerden üstün bir ısıl iletkenliği vardır.