Soru:
Karbon elementinin bir allotropu olan grafit, elektriği iletirken aynı elementin bir başka allotropu olan elmas iletmez. Bu durumun temel sebebi, grafitin sahip olduğu kristal yapı türü ve bu yapının özelliği ile ilgilidir. Grafit hangi tür kristal katıdır ve elektrik iletkenliğini nasıl sağlar?
Çözüm:
💡 Bu soru, aynı elementin farklı kristal yapılarının (allotropların) nasıl farklı özelliklere sahip olabildiğini anlamamızı gerektiriyor.
- ➡️ 1. Adım: Kristal Türünü Belirleme Grafit, karbon atomlarının her biri aynı düzlemdeki üç komşu karbon atomuyla güçlü kovalent bağlar yaparak altıgen halkalar oluşturduğu tabakalı bir yapıya sahiptir. Bu, onu bir ağ kovalent (kovalent ağ) katı yapar.
- ➡️ 2. Adım: Elmas ile Yapısal Karşılaştırma Elmas da bir kovalent ağ katıdır, ancak her karbon atomu diğer dört karbon atomuna bağlanarak üç boyutlu ve çok sert bir ağ oluşturur. Tüm elektronlar bu güçlü bağlarda yer aldığı için serbest elektron yoktur ve elektriği iletmez.
- ➡️ 3. Adım: Grafitin İletkenlik Mekanizması Grafitte, her karbon atomunun dört değerlik elektronundan üçü kovalent bağlarda kullanılır. Geriye kalan bir elektron, tabakalar arasında delokalize olmuş durumdadır ve bu elektronlar tabaka boyunca serbestçe hareket edebilir. Bu hareketli elektronlar, elektrik akımını taşıyarak grafite iletkenlik özelliği kazandırır.
✅ Sonuç: Grafit, ağ kovalent bir katıdır ve elektriği, tabakaları boyunca hareket edebilen delokalize elektronlar sayesinde iletir.
