Question

Графит оставляет след на бумаге при легком надавливании, а алмаз царапает стекло. Объясните причину мягкости графита

Answer 1

Ответ:

Различие между алмазом и графитом заключается в их пространственном строении.

В графите атомы углерода находятся в состоянии sp2-гибридизации, что обсуловливает слоистую структуру графита, состоящую из плоских шестиугольников. Расстояния между атомами углерода, находящихся в разных слоях превышают расстояния между атомами в пределах одного слоя. Именно благодаря слоистой структуре графит приобретает "пишущие" свойства.

У алмаза же атомы углерода находятся  в состоянии sp3-гибридизации, поэтому алмаз высокопрочен, имеет уникальную твердость и потому применяется для создания режущих инструментов.

Answer 2

Графит и алмаз - это две разновидности углерода, которые обладают совершенно разными физическими свойствами из-за различий в их кристаллической структуре.

Графит является мягким и слоистым материалом из-за особенностей его кристаллической структуры. В кристаллической решётке графита атомы углерода упорядочены в слоях, называемых графенами. Графены имеют плоскую гексагональную структуру, подобную медовому соту. Внутри каждого слоя атомы углерода связаны ковалентными связями, что придаёт материалу прочность в плоскости слоев. Однако слои графита слабо связаны друг с другом взаимными слабыми силами Ван-дер-Ваальса, что делает их способными скользить друг относительно друга. Это обусловливает характерные мазки графитного карандаша, когда слои начинают осыпаться и оставляют на поверхности бумаги тонкий слой частиц графита.

В отличие от графита, алмаз обладает кристаллической структурой, в которой каждый атом углерода тесно связан с другими атомами в трехмерной ковалентной сетке. Эта сетка образует жесткую структуру, придающую алмазу высокую прочность и твёрдость. В результате алмаз способен царапать другие материалы, включая стекло.

Таким образом, различие в мягкости и твёрдости графита и алмаза обусловлено их кристаллической структурой: слоистой для графита, позволяющей слоям скользить, и трехмерной для алмаза, создающей крепкую и прочную структуру.