Почему алмаз прозрачный, а графит черный, ведь оба из углерода? Причины, фото и видео
Алмаз и графит – действительно производные одного и того же вещества. Представляя собой углерод в разных формах, они имеют совершенно различный внешний вид. Не будучи специалистом, не зная ответ заранее, сложно даже представить себе, что вещества имеют общее происхождение.
Но по факту все верно: хрупкий, легко слоящийся, распадающийся под незначительным давлением на серебристые чешуйки графит и твердый прозрачный алмаз – углероды. Откуда взялось такое различие между ними, почему они выглядят по-разному, имеют совершенно различные свойства? Ученые давно ответили на этот вопрос.
Разница между алмазом и графитом
Кристаллическая решетка алмаза и графита
Оба вещества являются углеродом, однако их кристаллическая решетка оказывается разной. У атома углерода имеется четыре валентных электрона, следовательно, он может создавать до четырех соединений с другими атомами своего вида. При образовании алмаза возникает четыре связи высокой прочности, однако данный вариант – не единственный возможный. Графит формируется при создании трех прочных связей и четвертой – слабой. При этом три сильные формируют слой, а слабые находятся между слоями, обеспечивая их слабое скрепление. Потому слои графита легко распадаются, что сделало вещество идеальным для создания карандашного грифеля.
Интересный факт: когда человек пишет карандашом, след на бумаге остается за счет распадающегося на чешуйки графита.
Графит непрозрачен, поскольку его свободные электроны поглощают свет вне зависимости от показателя его частот. Однако алмазы отличаются тем, что светопоглощение присутствует только на частотах возбуждения связей между атомами. Так как в видимую глазом человека часть спектра частоты указанного рода не попадают вообще, алмазы выглядят прозрачными. Плотная фиксация атомов делает его прочнейшим материалом, обеспечивают диэлектрические свойства, формируя природный изолятор. В отличие от него графит является проводником. Впрочем, показатели проводимости отмечаются невысокие.
Каким может быть графит и алмаз?
Внешность графита в любом его виде остается практически одинаковой. Он серый, может быть почти черным, имеет металлический блеск. Однако к металлам его относить нельзя, углерод им быть не может. При давлении графит всегда распадается чешуйками, а его жесткость может варьировать. Однако в любом случае с алмазом его сравнить нельзя.
Рассматривая бриллиант, то есть, ограненный алмаз, можно отметить прозрачность – хотя некоторые камни все же мутноваты, а еще они могут иметь различные оттенки. Но порошок из алмаза всегда будет белым, в то время как от графита он остается черным или серым. Несмотря на все изобилие природных вариаций, эти две формы углерода всегда сильно отличаются, перепутать их невозможно.
Можно ли превратить графит в алмаз?
Различные кристаллические решетки образуются благодаря тому, что оба вещества появляются в разных условиях. Для формирования более прочных связей необходимы экстремальные условия, повышенное давление, температуры. Практика показала, что создавая таковые для графита, его реально превратить в алмаз. Уже первые эксперименты позволили получить мелкие частицы, которые являлись таковыми. Кроме того, алмазные микрочастицы неоднократно обнаруживались в метеоритах, упавших на поверхность планеты – вероятно, они сформировались как раз благодаря воздействию мощных разрушающих факторов.
Однако формировать крупные алмазы искусственными методами человечество пока что не может. Их формирует только природа, в особых кимберлитовых трубках, которые уходят глубоко под поверхность земной коры. О том, откуда берутся эти трубки, как планета формирует драгоценные камни с особыми свойствами, все еще ведутся многочисленные споры. Возможно, речь идет о мощнейших электрических разрядах, которые проходят между земной корой и мантией – есть такая гипотеза. Ведь планета действительно постоянно порождает мощнейшие тектонические энергии, которые проявляются и в виде электричества в том числе.
Но в любом случае, алмаз и графит выглядят по-разному, имеют различные свойства именно благодаря разнице между их кристаллическими решетками.
Почему алмаз прозрачный, а графит черный, ведь оба из углерода – интересное видео
