Hvorfor diamanter har en høyere tetthet enn Graphite

Hvorfor diamanter har en høyere tetthet enn Graphite


Tetthet er et mål på forholdet mellom masse og volum. Tetthet er høyere for materialer som har en større masse pr volum av plass de opptar. Densitetene av diamant og grafitt, to former for karbon, være forskjellig på grunn av den strukturelle arrangement av deres atomer. Karbonatomer i diamanter er nærmere hverandre enn atomene i grafitt, noe som gir diamanter større tetthet.

Carbon allotropes

Rent karbon finnes i forskjellige former. Allotropes er typer av rent karbon som er forskjellige i måten atomene er ordnet. Grafitt og diamant er to karbon allotropes med forskjellige tettheter. Tettheten av grafitt varierer mellom 1,9 og 2,3 gram per kubikkcentimeter. Utvalget av diamanttetthet er fra 3,5 til 3,53 gram per kubikkcentimeter.

Graphite Struktur

Atomer av grafitt er anordnet i en krystallinsk mønster. Grafitt molekyler er sammensatt av lagdelte ark av atomer. Kovalente bindinger hold atomene i hvert ark sammen i en sekskantet oppstilling. Hver ring med seks carbonatomer er bundet til de tre nærmeste naboer. Svake Van der Waals krefter, snarere enn kjemiske bindinger, holde lagene sammen.

Diamond Struktur

Diamanter er også krystallinske strukturer. Atomer av diamant molekylene er arrangert i et tetraederform. Hvert karbonatom er bundet til de fire nærmeste naboer. Vinkelen på disse obligasjonene er 109 grader. Når fire atomer er bundet i denne vinkel de danner et tetraeder. Disse tetraederformet molekyler dele sikringsanlegg obligasjoner gi diamanter større tetthet enn grafitt.

Høytrykk

Grafitt er mer stabil enn diamanter under normalt atmosfæretrykk i delvis fordi karbonatomer er dobbelt-bundet og jevnt fordelt. Når høyt trykk påføres til grafitt, kan diamant dannes fordi det er mer stabilt ved høyere trykk enn grafitt. Det høye trykket komprimerer atomene i grafitt og presser dem nærmere sammen. Under høyt trykk karbonatomene få stabilitet ved å omorganisere til diamant tetrahedral struktur. Som atomene er presset sammen, øker stoffet dets masse per volumforhold og blir tettere.