Avainero timanttigrafiitin ja fullereenin välillä on, että timantilla on timanttikuutiokiderakenne ja grafiitilla kuusikulmainen kiderakenne, kun taas fullereeni esiintyy suurena pallomaisena molekyylinä.
Timantti, grafiitti ja fullereeni ovat kemiallisen alkuaineen hiilen eri allotrooppeja. Kaikkien näiden yhdisteiden koostumuksessa on vain hiiliatomeja, mutta hiiliatomien järjestelyt eroavat toisistaan.
Mikä on timantti?
Timantti on hiilen allotrooppi, jolla on timanttikuutiokiderakenne. Se on kiinteässä olomuodossa vakiolämpötilassa ja -paineessa. Lisäksi sillä on korkein kovuus kaikista materiaaleista ja myös korkein lämmönjohtavuus. Timantit kuuluvat luontaisten mineraalien luokkaan, ja tyypillisesti niiden väri vaihtelee keltaisesta, ruskeasta tai harmaasta värittömään. Lisäksi tämän materiaalin halkeama on täydellinen neljään suuntaan ja murtuma on epäsäännöllinen. Timantin mineraalijuova on väritön. Kun otetaan huomioon optiset ominaisuudet, timantti on isotrooppinen.
Kuva 01: Timantti
Tässä materiaalissa hiiliatomit ovat sp3 hybridisoituneet. Jokainen atomi muodostaa tetraedrin toisen atomin kanssa. Tetraedriset rakenteet ovat jäykkiä ja atomien väliset sidokset ovat erittäin vahvoja. Lisäksi timantissa on eniten atomeja materiaalin tilavuusyksikössä.
Mikä on grafiitti?
Grafiitti on hiilen allotrooppi, jolla on kuusikulmainen kiderakenne. Yhdiste esiintyy luonnossa grafiittimalmeina; joten voimme saada tämän materiaalin kaivostoiminnalla. Se on stabiilin hiilen allotrooppi vakiolämpötilassa ja -paineessa. Lisäksi erittäin korkeissa lämpötiloissa ja paineissa grafiitti voi muuttua timantiksi. Sillä on korkea sähkönjohtavuus.
Kuva 02: Grafiitti
Grafiitti kuuluu myös luontaisten mineraalien luokkaan. Väri voi vaihdella rautamustasta teräksenharmaaseen. Lisäksi tämän materiaalin halkeaminen on basaalista ja murtuma on hilseilevä. Kovuus on hyvin alhainen, ja siinä on metallinen, maanläheinen kiilto. Grafiitin mineraalijuova on musta. Optisia ominaisuuksia tarkasteltaessa grafiitti on yksiakselinen.
Mikä on fullereeni?
Fullereeni on hiilen allotrooppi, jolla on suuri pallomainen rakenne. Tämän allotroopin hiiliatomit liittyvät toisiinsa yksinkertaisilla ja kaksoissidoksilla. Lisäksi pallomainen rakenne on suljettu tai osittain suljettu verkko, jossa on fuusioituneita renkaita, jotka sisältävät 5 - 7 hiiliatomia. Ne ovat sp2 hybridisoituneita atomeja. Rakenteessa on kuitenkin atomien välinen kulmajännitys.
Kuva 03: Fullereenipallon rakenne
Lisäksi fullereenit liukenevat orgaanisiin liuottimiin, kuten tolueeniin, klooribentseeniin jne. Yleensä tämä materiaali on sähköeriste.
Mitä eroa on timanttigrafiitilla ja fullereenilla?
Timantti, grafiitti ja fullereeni ovat hiilen allotrooppeja. Keskeinen ero timanttigrafiitin ja fullereenin välillä on se, että timantilla on timanttikuutiokiderakenne ja grafiitilla on kuusikulmainen kiderakenne, kun taas fullereeni esiintyy suurena pallomaisena molekyylinä. Lisäksi timantti on kovin luonnossa esiintyvä materiaali maan päällä, mutta grafiitilla ja fullereenilla on verrattain alhainen kovuus.
Lisäksi lisäero timanttigrafiitin ja fullereenin välillä on se, että timantin hiiliatomit ovat sp3 hybridisoituneita, mutta grafiitissa ja fullereenissa ne ovat sp 2 hybridisoitunut. Kun tarkastellaan hiiliatomin ympärillä olevaa geometriaa, se on timantissa tetraedrinen ja grafiitissa se on trigonaalinen taso, kun taas fullereenissa se on pallomainen.
Yhteenveto – Timantti vs grafiitti vs fullereeni
Timantti, grafiitti ja fullereeni ovat hiilen allotrooppeja. Yhteenvetona voidaan todeta, että tärkein ero timanttigrafiitin ja fullereenin välillä on se, että timantilla on timanttikuutiokiderakenne ja grafiitilla on kuusikulmainen kiderakenne, kun taas fullereeni esiintyy suurena pallomaisena molekyylinä.
