Soru:
Elmas ve grafit, her ikisi de saf karbonun allotroplarıdır (farklı kristal formlarıdır). Ancak, elmas bilinen en sert maddelerden biri iken grafit yumuşak ve kaygandır. Bu iki katının kristal yapılarındaki hangi farklılık bu özellik farkına neden olur?
Çözüm:
💡 Her iki katı da kovalent ağ kristalidir, yani temel bağ kovalentdir. Ancak atomların dizilişi (yapısal düzen) her şeyi değiştirir.
- ➡️ Elmasın Yapısı: Elmasın yapısında her bir karbon atomu, diğer dört karbon atomuna güçlü kovalent bağlarla bağlanarak üç boyutlu, çok sağlam bir ağ oluşturur. Bu ağ yapıyı kırmak veya birbirine göre kaydırmak çok zordur, bu nedenle elmas çok serttir.
- ➡️ Grafitin Yapısı: Grafitin yapısında ise karbon atomları altıgen halkalar şeklinde düzlemsel tabakalar oluşturur. Bir tabaka içindeki atomlar güçlü kovalent bağlarla bağlıdır. Ancak, bu tabakalar birbirlerine zayıf London kuvvetleri (van der Waals) ile bağlanmıştır.
- ➡️ Özellik Farkının Nedeni: Grafitin yumuşak ve kaygan olmasının nedeni, bu zayıf tabakalar arası bağlardır. Dışarıdan bir kuvvet uygulandığında tabakalar kolayca birbiri üzerinde kayabilir. Elmasın yapısında ise böyle zayıf bir yön ve kaymaya izin veren bir düzlem yoktur.
✅ Sonuç: İki karbon allotropu arasındaki bu büyük özellik farkı, atomlarının uzaydaki düzenleniş biçimlerinden (kristal yapılarından) kaynaklanır. Elmas 3B sağlam bir ağ, grafit ise 2B zayıf bağlı tabakalar yapısındadır.
