X
تبلیغات
رایتل

کِم سِنتر

مقایسه الماس و گرافیت

1) رسانایی برق در اثر وجود یکی از این دو عامل به وجود می آید: آ) وجود یون ب) وجود الکترون آزاد.  

الماس رسانای برق نیست چونکه هیچ یک از این دو عامل را ندارد. در بلور الماس هر یک از اتمهای کربن به وسیله چهار اتم دیگر احاطه شده و جامد مشبک غول‌آسایی به وجود می‌آورند.هر یک از دو اتم مجاور در بلور الماس، به وسیله یک پیوند کووالانسی به یکدیگر مربوط شده‌اند. این پیوند از هم‌پوشانی دو اوربیتال نیمه‌پر به وجود می‌آید. با این ترتیب هر یک از چهار الکترون هیبریدی sp3 اتمهای کربن با اتمهای مجاور، به اشتراک درآمده و همه‌ی اوربیتالها را پر می‌کنند. درنتیجه تمام الکترونهای کربن درگیر پیوند هستند. و هیچ الکترونی در الماس به صورت آزاد نیست که عامل رسانایی شود. جامدهایی که مانند الماس شامل شبکه‌ی سه بعدی به هم پیوسته‌ای از اتمها باشند، جامد کووالانسی یا جامد مشبک نامیده می‌شوند.  


برعکس در گرافیت برای هر اتم کربن، یک الکترون آزاد وجود دارد که سبب رسانایی می شود. در واقع هر اتم کربن در گرافیت در هر لایه به وسیله‌ی سه پیوند کووالانسی که از اوربیتالهای هیبریدی SP2 حاصل می‌شوند، درنتیجه یکی از الکترونهای اتم کربن در گرافیت در هیچ پیوندی شرکت نمی کند و به صورت آزاد وجود دارد که می تواند سبب رسانایی الکتریکی شود.

۲) گرافیت دارای رسانایی گرمایی بالایی است. این نیز به ساختار آن بر می گردد. البته رسانایی گرمایی آن از الماس کمتر است اما وجود الکترون آزاد سبب رسانایی گرمایی نیز می شود مانند آنچه در فلزات رخ می دهد.

۳)رسانایی گرمایی الماس به علت رزنانسی است که در اثر انرژی گرمایی در شبکه ی الماس به وجود می آید. درواقع چون بین تمام اتمهای کربن در الماس پیوند های محکمی وجود دارد، گرما دادن به قسمتی از الماس سبب مرتعش ساختن قسمتی از الماس می شود و چون الماس یک ساختار مستجم دارد، این ارتعاش به سرعت و به راحتی در بین تمام ابعاد سبب رزنانس و ارتعاش تمام پیوندها شده و درنتیجه گرما به راحتی منتقل می گردد.
باید بدانید مکانیسم انتقال گرما با الکتریسیته فرق دارد. در مس الکترون آزاد وجود دارد و همین الکترونهای آزاد سبب می شود که جریان الکتریسیته انتقال یابد.
اما انرژی گرمایی چیز دیگری است. درواقع گرما یا انرژی گرمایی همان نور مادون قرمز یا IR است و نور مادون قرمز نیز تنها در اثر ارتعاشات پیوندها ایجاد می شود.
هنگامی یک انتقال گرمایی بسیار خوب در یک ماده به وجود می آید که ارتعاش تمام پیوندها شبیه یکدیگر باشد. تمام پیوندهای کربن-کربن در الماس شبیه به یکدیگر هستند، درنتیجه ارتعاش آنها نیز کاملا" مشابه بوده و درنتیجه این تشابه سبب سرعت در انتقال ارتعاش از یک پیوند به پیوند دیگر می شود.
اما اتمها در فلزات و از جمله مس در قالب یک سری اشکال هندسی شکل گرفته اند مانند مکعبی و ... که تمام ابعاد این بلورها کاملا" مشابه نمی باشد. درنتیجه طول تمام پیوندهای مس-مس در بلور یکسان نیست و بنابراین انتقال گرما به راحتی و سرعت انتقال گرما در الماس انجام نمی گیرد.
نظرات (7)
نام :
ایمیل : [پنهان میماند]
وب/وبلاگ :
برای نمایش آواتار خود در این وبلاگ در سایت Gravatar.com ثبت نام کنید. (راهنما)
سلام.واقعا عالی بود.ازتون ممنونم
سه‌شنبه 18 مهر‌ماه سال 1391 ساعت 14:32
امتیاز: 1 0
مطالبتون رو اگه میشه بیشتر کنید
چهارشنبه 10 دی‌ماه سال 1393 ساعت 14:36
امتیاز: 0 2
شما نوشتین در گرفیتها هر اتم کربن با 3 پیوند به اتمهای کربن مجاور وصل میشه ولی اینطور نیست.
اگه تحقیق کنین نتوجه میشین که هر اتم کربن4تا پیوند در گرافیت تشکیل میده بنا براین الکترون فردی براش باقی نمیمونه در نتیجه دلیل رساناییش یه چیز دیگست

لطفا اصلاح کنید.......
شنبه 8 فروردین‌ماه سال 1394 ساعت 17:01
امتیاز: 2 0
پاسخ:
سلام دوست عزیز
ممنونم از بابت دقت نظری که به خرج دادید. باید عرض بکنم که الکترون چهارم هر اتم کربن موجود در ساختار گرافیت به صورت شناور در نشکیل پیوند های - پای - ( یا همون دوگانه ) استفاده می شود. چون محل تشکیل این پیوند متغیر هست ( پدیده رزونانس الکترون) رسانایی گرافیت رو باعث می شود.
باز هم ممنونم
راستش کمی ناامید شدم. مطالبتان خیلی کم بود.
شنبه 8 آبان‌ماه سال 1395 ساعت 18:48
امتیاز: 0 0
: خجالت::لبخند
شنبه 21 اسفند‌ماه سال 1395 ساعت 16:40
امتیاز: 0 1
ممنون.واقعا در علت رسانایی برق گرافیت مونده بودم.خیلی قشنگ توضیح دادید.البته درحد شیمی دانشگاهی گفتید.در پاسخ دوست عزیز صادق شیمیدان ذکر کنم که اگر دقت کرده بودید کربن ساختارهای رزونانس دارد که اتم کربن 4 پیوند (یکی دوگانه و دو تا یگانه)با 3 اتم کربن برقرار میکند ولی دقت کن چون در واقعیت ساختار میانگینی از اونها به نام هیبرید رزونانس که تو شیمی 2 خوندیم تشکیل میشه که درواقعیت 3 پیوند تشکیل میشه که طول پیوند میانگین طول پیوند یگانه ودوگانست.پس 3تا پیوند یعنی یک الکترون ظرفیت تو پیوند ها به اشتراک گذاشته نمیشه و به قول نویسنده بین اتم ها شناور و آزاده پس همین الکترون پر انرژی الکتریسیته رومنتقل میکنه.اگه اشتباه نکنم این معتی رو میده.درمورد رسانایی گرمایی هم با توجه به نشر ارتعاش خیلی عالی توضیح دادید.ممنون
جمعه 26 خرداد‌ماه سال 1396 ساعت 01:59
امتیاز: 0 0
یک نکته دیگرهم که از نتایج همین مطلب بدست میاد توجیه اینکه چرا طول پیوند کربن-کربن در گرافیت کمتر از طول پیوند کربن-کربن در الماسه.در واقع چون طول پیوند در گرافیت در ساختار هیبریدرزونانس بین طول پیوند کمتره دوگانه وطول پیوند بیشتر یگانه هست پس عددی کمتر از پیوند یگانه در الماس خواهد بود و میشه گفت انرژی پیوند بیشتری دارد.
جمعه 26 خرداد‌ماه سال 1396 ساعت 02:09
امتیاز: 0 0