Avainero grafiitin ja lyijyn välillä on, että grafiitti on myrkytön ja erittäin vakaa, kun taas lyijy on myrkyllistä ja epävakaa.
Grafiitti ja lyijy ovat erittäin hyödyllisiä kynien valmistuksessa. Aikaisemmin kyniä valmistettiin lyijystä, mutta nykyaikaisissa kynissä ei ole lainkaan lyijyä. Ne on nyt valmistettu grafiitista, joka on turvallista ja on hiiltä.
Mikä on grafiitti?
Grafiitti on hiilen allotrooppi, jolla on vakaa, kiteinen rakenne. Se on hiilen muoto. Lisäksi se on luontainen mineraali. Alkuperäiset mineraalit ovat aineita, jotka sisältävät yhtä kemiallista alkuainetta, joka esiintyy luonnossa yhdistymättä mihinkään muuhun alkuaineeseen. Lisäksi grafiitti on stabiilin hiilen muoto, jota esiintyy normaalilämpötilassa ja -paineessa. Grafiittiallotroopin toistuva yksikkö on hiili (C). Grafiitilla on kuusikulmainen kidejärjestelmä. Se on väriltään rautamustasta teräksenharmaaseen, ja sillä on myös metallinen kiilto. Grafiitin juovan väri on musta (hienoksi jauhetun mineraalin väri).
Grafiittikiderakenteessa on hunajakennohila. Siinä on grafeenilevyt erotettuina 0,335 nm:n etäisyydellä. Tässä grafiitin rakenteessa hiiliatomien välinen etäisyys on 0,142 nm. Nämä hiiliatomit sitoutuvat toisiinsa kovalenttisilla sidoksilla, yhdellä hiiliatomilla on kolme kovalenttista sidosta ympärillään. Hiiliatomin valenssi on 4; näin ollen jokaisessa tämän rakenteen hiiliatomissa on neljäs tyhjä elektroni. Siksi tämä elektroni voi liikkua vapaasti, mikä tekee grafiitista sähköä johtavaa. Luonnongrafiitti on hyödyllinen tulenkestävissä materiaaleissa, akuissa, teräksen valmistuksessa, paisutettu grafiitti, jarrupäällysteet, valimopäällysteet ja voiteluaineet.
Mikä on lyijy?
Lyijy on kemiallinen alkuaine, jonka atominumero on 82 ja kemiallinen symboli Pb. Se esiintyy metallina kemiallisena alkuaineena. Tämä metalli on raskasmetalli ja tiheämpi kuin useimmat tuntemamme tavalliset materiaalit. Lisäksi lyijy voi esiintyä pehmeänä ja muokattavana metallina, jolla on suhteellisen alhainen sulamispiste. Voimme leikata tämän metallin helposti, ja siinä on tyypillinen sininen vivahde sekä hopeanharmaa metallinen ulkonäkö. Vielä tärkeämpää on, että tällä metallilla on suurin atomiluku kaikista stabiileista alkuaineista.
Lyijy on suhteellisen reagoimaton siirtymän jälkeinen metalli. Lyijyn heikkoa metallista luonnetta voidaan havainnollistaa sen amfoteerisuuden avulla. Esim. lyijy ja lyijyoksidit reagoivat happojen ja emästen kanssa ja pyrkivät muodostamaan kovalenttisia sidoksia. Lyijyyhdisteillä on usein lyijyn hapetusaste +2 eikä hapetusaste +4 (+4 on yleisin hapettumisaste ryhmän 14 kemiallisille alkuaineille).
Kun otetaan huomioon lyijyn bulkkiominaisuudet, sillä on korkea tiheys, muokattavuus, sitkeys ja korkea passivoinnista johtuva korroosionkestävyys. Lyijyllä on tiiviisti pakattu kasvokeskeinen kuutiorakenne ja suuri atomipaino, mikä johtaa tiheyteen, joka on suurempi kuin useimpien yleisimpien metallien, kuten raudan, kuparin ja sinkin, tiheys. Useimpiin metalleihin verrattuna lyijyllä on erittäin alhainen sulamispiste, ja sen kiehumispiste on myös alhaisin ryhmän 14 alkuaineista.
Lyijyllä on taipumus muodostaa suojaava kerros altistuessaan ilmalle. Tämän kerroksen yleisin ainesosa on lyijy(II)karbonaatti. Lyijyssä voi myös olla sulfaatti- ja kloridikomponentteja. Tämä kerros tekee lyijymetallipinnasta tehokkaasti kemiallisesti inertin ilmalle. Lisäksi fluorikaasu voi reagoida lyijyn kanssa huoneenlämpötilassa muodostaen lyijy(II)fluoridia. Samanlainen reaktio tapahtuu myös kloorikaasun kanssa, mutta se vaatii lämmitystä. Sen lisäksi lyijymetalli kestää rikkihappoa ja fosforihappoa, mutta reagoi HCl:n ja HNO3-hapon kanssa. Orgaaniset hapot, kuten etikkahappo, voivat liuottaa lyijyä hapen läsnä ollessa. Samoin tiivistetyt alkalihapot voivat liuottaa lyijyä muodostaen plumbiteja.
Koska lyijy kiellettiin Yhdysvalloissa vuonna 1978 maalin ainesosana myrkyllisten vaikutusten vuoksi, sitä ei käytetty kynän valmistukseen. Se oli kuitenkin pääasiallinen kynävalmistuksessa käytetty aine ennen sitä. Lyijy tunnistettiin melko myrkylliseksi aineeksi ihmisille. Siksi ihmiset etsivät korvaavia materiaaleja lyijyn korvaamiseksi jollain muulla kynien valmistuksessa.
Mitä eroa on grafiitilla ja lyijyllä?
Grafiitti ja lyijy ovat tärkeitä kemiallisia alkuaineita hyödyllisten ominaisuuksiensa ja sovellutustensa vuoksi. Keskeinen ero grafiitin ja lyijyn välillä on, että grafiitti on myrkytön ja erittäin stabiili, kun taas lyijy on myrkyllistä ja epävakaa.
Seuraavassa taulukossa on yhteenveto grafiitin ja lyijyn välisestä erosta.
Yhteenveto – Grafiitti vs lyijy
Myrkyllisyys on tärkeä toimenpide käytettäessä kemiallista materiaalia tietyllä alalla. Keskeinen ero grafiitin ja lyijyn välillä on, että grafiitti on myrkytön ja erittäin stabiili, kun taas lyijy on myrkyllistä ja epävakaa.
