Grafiit ja teemant (1)

Grafiit on süsiniku tavatingimustes stabiilseim vorm.
Grafiidile andis nime 1789 Abraham Gottlob Werner, moodustades selle kreeka sõnast γραφειν, mis tähendab 'joonistama' või 'kirjutama'.
Struktuurilt koosneb grafiit tasandilistest lehtedest, millel süsiniku aatomid paiknevad korrapäraste kuusnurkadena. Lehtedevaheline side on nõrk, seetõttu on grafiit pehme (kõvadus Mohsi skaalal 1–2). Tema tihedus on 2,09–2,23 g/cm³.
Grafiit juhib voolu läbi tasandite. Kihtide vahel on juhtivus halb. Erinevalt teemandist, mis elektrit ei juhi, on grafiit poolmetall ja seda saab kasutada näiteks kaarlambi elektroodides.
Grafiiti võib käsitleda söe kõige väärtuslikuma vormina kütteväärtuse poolest, see on napilt suurem kui antratsiidil ja sellepärast nimetatakse grafiiti ka metaantratsiidiks. Sellegipoolest ei kasutata grafiiti harilikult kütusena, sest grafiiti on raske süüdata.
Kuumutamisel reageerib grafiit õhuhapniku ja mõne muu ainega. Inertses keskkonnas sublimeerub grafiit temperatuuril 3800 °C.
Grafiit on kihilise ehitusega aine. Samas kihis on aatomite kaugus üksteisest 0,142 nm, kihtide kaugus üksteisest on 0,335 nm. Samas kihis olevad aatomid on omavahel seotud kovalentsete sidemetega, kihtide vahel mõjuvad aga ainult nõrgad molekulidevahelised jõud. Seetõttu on grafiit suhteliselt pehme, lagunedes mehaanilisel mõjutusel kergesti kihtideks. Niisuguse omaduse tõttu saab grafiiti kasutada näiteks pliiatsisüdamike materjalina või määrdeainetes.
Grafiidil on kaks vormi alfa- ja beetagrafiit, millel on väga sarnased füüsikalised omadused. Alfa-grafiiti saab muuta beeta-grafiidiks mehaanilise mõjutamise abil. Beetavorm muutub alfavormiks ise, kui seda kuumutada temperatuurini 1300 °C.
16. sajandi algul avastati Inglismaal Cumbrias Borrowdale'i lähedal Seathwaite'is maailma kõige puhtam grafiidilade. Talupojad avastasid, et see on väga sobiv lammaste märgistamiseks. See grafiidilade oli eriliselt paks ja puhas ning seda sai kergesti pulkadeks saagida.
2008. aastal toodeti maailmas 1,11 miljonit tonni looduslikku grafiiti, enamasti Hiinas (800 kt). Veel toodeti palju grafiiti Indias (130 kt), Brasiilias (76 kt), Põhja- Koreas (30 kt) ja Kanadas (26 kt). USA looduslikku grafiiti ei tooda, kuid sünteetilist grafiiti tootis ta 198 kt
http://et.wikipedia.org/wiki/Grafiit (alla laetud 04.02.2010)
Teemant on süsiniku allotroopne vorm.
Teemant on kuubilise süngoonia mineraal . Teemandi lõhenevuspindade vahele jäävad osad on oktaeedrilised. Lõhenevuse tõttu on teemant habras , eriti löökkoormustel.
Tema tihedus on 3,5 g/cm³. Teemant on kõige kõvem looduslik mineraal. Teemandist kõvem on vaid selle tehislik nanokristalliline vorm hüperteemant. Teoreetiliste arvutustega on näidatud, et mõned boornitriidi vormid peaksid olema teemandist kõvemad
Teemant on läbipaistev, kui defektid või lisandid tema läbipaistvust ei vähenda. Tal on suur murdumisnäitaja ja tugev dispersioon, ent kuubilise süngoonia tõttu puudub kaksikmurdumine. Puhas teemant ei juhi elektrit, kuid juhib väga hästi soojust – paremini kõigist tahketest ainetest, kaasa arvatud metallid. Kuumutamisel reageerib teemant hapnikuga ja muude ainetega, samuti lahustub sulatatud metallides. Normaalrõhul on teemant metastabiilne, kuid teemandi muundumine grafiidiks toimub inertses keskkonnas märgatava kiirusega alles temperatuuridel üle 1200 °C. Mitmed süsinikku lahustavad metallid, sealhulgas raud, kiirendavad seda protsessi.Teemandi lihvimisel saadakse hinnalisim vääriskivi briljant .
Maailma suurimad teemandikaevandused asuvad Lõuna-Aafrika Vabariigis ja Venemaal. Teemandid tekivad vahevöö ülaosas, kus nende moodustumiseks on piisav rõhk.
Teemandi kristallivõre moodustavad süsiniku aatomid, mis on omavahel ühendatud kovalentsete sidemetega. Iga süsiniku aatom on kristallivõres seotud nelja naaberaatomiga. Sellist tüüpi kristallivõret, mille keskmetes paiknevad kovalentsete sidemetega seotud aatomid, nimetatakse aatomvõreks.
Teemandi kristallivõres on aatomid ühendatud tugevate kovalentsete sidemetega ja kristall on väga korrapärase ehitusega. Seetõttu ületab teemant kõvaduselt kõiki teisi lihtained ja tal on väga kõrge sulamistemperatuur . Kuna kovalentsed sidemed on (erinevalt metallilisest sidemest ) üsna jäigad, on teemat siiski suhteliselt habras.
Teemandiga analoogilise ehitusega kristalle moodustavad näiteks ka lihtaine räni ja mitmed liitained (nt ränikarbiid ehk karborund SiC). Kvartsi kristall on aga keerulisema ehitusega: kristallivõre keskmetes asuvad räni aatomid pole kovelentsete sidemetega ühendatud mitte vahetult, vaid hapnikuaatomite kaudu. Sünteetilistest ühenditest on sarnase struktuuriga näiteks mitmed boornitriidi vormid, mis on samuti väga kõvad ja selles osas võrreldavad teemandiga.
http://et.wikipedia.org/wiki/Teemant (alla laetud 04.02.2010)