Чем отличаются кристаллические решетки алмаза и графита?

Кристаллические решётки алмаза и графита существенно отличаются друг от друга, несмотря на то что оба вещества состоят исключительно из атомов углерода. Эти различия обуславливают резкое отличие их физических свойств — от твердости до электропроводности.

1. Структура решётки алмаза:

В алмазе каждый атом углерода находится в состоянии sp³-гибридизации и связан ковалентными связями с четырьмя другими атомами углерода, расположенными по вершинам тетраэдра. Это создает прочную трёхмерную кристаллическую решётку. Такая структура чрезвычайно жёсткая и устойчивая.

Особенности:

• Прочная трёхмерная ковалентная сеть.

• Очень высокая твердость (самое твёрдое из природных веществ).

• Практически не проводит электрический ток, так как нет свободных электронов.

• Прозрачный, хорошо преломляет свет.

2. Структура решётки графита:

В графите атомы углерода находятся в состоянии sp²-гибридизации. Каждый атом соединён ковалентными связями с тремя другими атомами, образуя плоские шестиугольные слои, напоминающие структуру сотов. Эти слои укладываются друг на друга, и между ними действуют слабые ван-дер-ваальсовы силы.

Особенности:

• Слои атомов углерода, соединённые прочными связями внутри слоёв и слабыми — между ними.

• Мягкий и скользкий (легко расслаивается), используется, например, в карандашах.

• Хороший проводник электричества — благодаря наличию свободных π-электронов, которые могут перемещаться по слоям.

• Тёмно-серый или чёрный цвет, матовая поверхность.

Вывод:

Главное различие между кристаллическими решётками алмаза и графита заключается в характере химических связей и пространственной структуре атомов. У алмаза — жёсткая трёхмерная сеть, у графита — слоистая структура с подвижными электронами. Именно эти особенности объясняют такие разные физические свойства двух форм углерода.