متالورژي سمنان


کربن .الماس .گرافیت

 کربن        الماس 

کربن به دوشکل بلوری  الماس و گرافیت وجود دارد.خواص فیزیکی الماس وگرافیت  به دلیل تفاوت در ساختار بلوری کاملا متفاوت است.

الماس الماس فرم بلوری کربن باچگالی ( g/cm3 3/520) ٬ یک از سخت ترین ودیر گدازترین مواد شناخته شده است   تمامی پیوندهای  ( C-C )  کوالانسی  و طول آن ها برابر 54/ 1    0A   بوده وبرابر پیوند های مشاهده شده درهیدروکربن های سیر شده است. در الماس هر اتم کربن با اوربیتال های هیبریدی  sp3 به چهار اتم کربن دیگر باآرایش چهاروجهی پیوند یافته است.این آرایش یک شبکه مکعبی مراکز وجوه پرراتشکیل می دهد.چون هراتم کربن باتمام اتم های اطراف خود پیوند دارد بلور الماس ٬ به عنوان مولکول واحد تلقی می شود. علاوه براین تمام الکترون های والانس هر اتم کربن دراوربیتال های پیوندی جفت شده اند وتراز والانس هراتم کربن بیش از هشت الکترون نمی تواند داشته باشد. به همین دلیل الماس فوق العاده سخت دیر ذوب پایدار بوده و رسانای الکتریسته نمی باشد واین بازتابی از ساختمان سه بعدی آن است.الماس ماده ای بیرنگ شفاف وشکننده است.رسانا یی گرمایی الماس از هر ماده دیگری بیشتراست .ودرحدود 5 برابر رسانایی گرمایی مس است. ضریب شکست الماس بالاست واگر به طرز خاصی تراش داده شود بازتاب نور را به رنگ های مختلف نشان می دهد.

                                     

 گرافیت جامدی سیاه  نرم باکمی جلای فلزی است. بلور گرافیت ازلایه های مرکب از حلقه های شش گوشه ازاتم های کربن ترکیب یافته است این لایه هابا نیروی لاندن نسبتا ضعیف به هم متصل اند فاصله بین اتم کربن یک سطح با سطح مجاور 0A    3/35  است درصورتی که فاصله بین اتم های کربنی که درسطح به هم پیوند یافته اند 415/1 0A    است .درمقایسه این فاصله با الماس نمایانگر آن است که درگرافیت تاحدی پیوند  ( C-C)  خصلت چند گانه به خود گرفته است. در هر لایه هر اتم کربن با هیبرید SP2 وبه وسیله پیوند کووالانسی σ باسه اتم دیگر متصل شده است بنابراین ساختارمسطح دارد. وچهارمین الکترون والانس موجود در اوربیتال P از هر اتم  به صورت غیر مستقر روی این سه پیوند متحرک می باشد.و یک سیستم پیوندی πگسترده که تما م ساختار را دربر می گیرد تشکیل می دهد.دراین صورت گرافیت را می توان به صورت یک هیبرید رزونانسی که هرپیوند  آن 1و ۳ /1 پیوند است. نشان داد . ازاین روی گرافیت جلای فلزی داشته ورسانای الکتریسته وحرارت بوده واین رسانایی درجهت موازی بالایه ها نسبتا زیاد ودرجهت عمود باسطوح بلور کم است وبعنوان الکترود وبه صورت بوته برای ذوب فلزات  به کار می برند. . اتم ها درهرلایه بایکدیگر اتصال محکمی دارند ولی نیروی بین لایه ها ضعیف است وامکان می دهد که  لایه ها به آسانی بریکدیگربلغزند.ازاین روگرافیت نرم ولیزبوده وبعنوان چرب کننده استفاده می شود.  تراکم وجرم حجمی گرافیت کمتر از الماس است.


نعمت الله طاهری