כולם מכירים חומרים כמו גרפיט ויהלום. גרפיט נמצא בכל מקום. לדוגמה, מוטות לעפרונות פשוטים עשויים ממנו. גרפיט הוא חומר די סביר וזול. אבל חומר כמו יהלום שונה מאוד מגרפיט. יהלום היא האבן היקרה ביותר, נדירה מאוד ושקופה, בניגוד לגרפיט. קשה להאמין, אבל הנוסחה הכימית של גרפיט זהה לזו של יהלום. במאמר זה ננתח כיצד זה אפשרי.
גרפיט: היסטוריה ותכונות של המינרל
ההיסטוריה של הגרפיט חוזרת אלפי שנים אחורה, ולכן קשה מאוד לקבוע את השנה המדויקת של השימוש בו. גרפיט מפורסם בהיותו מוליך חשמל טוב. בנוסף, מינרל זה שביר מאוד. זו הסיבה שהם עושים מזה מובילי עיפרון.
התכונות הכימיות של מינרל כוללות יצירת תרכובות תכליל עם חומרים רבים, כגון מלחים ומתכות אלקליות. המינרל אינו מתמוסס בחומצות.
הנוסחה של גרפיט היא C, כלומר, זה אחד מהשינויים האלוטרופיים של היסוד השישי המפורסם בטבלה המחזורית - פחמן.
יהלום: ההיסטוריה והמאפיינים של המינרל
ההיסטוריה של היהלום היא מאוד יוצאת דופן. מאמינים כי היהלום הראשון נמצא בהודו. באותה תקופה, האנושות לא יכלה להבין את מלוא כוחה של האבן הזו. גיאולוגים רק ידעו שהאבן הזו מאוד קשה ועמידה. עד המאה ה-15, היהלומים היו שווים הרבה פחות מאשר אמרלדים ואבני אודם. ורק אז תכשיטן אלמוני, בתהליך של עבודה עם אבן, נתן לו חיתוך יפהפה, שלימים נודע כחיתוך יהלום. אז הראתה האבן את עצמה במלוא תפארתה.
יהלומים משמשים בעיקר בתעשייה. המינרל הזה הוא העמיד ביותר בעולם כולו, וזו הסיבה שהוא משמש לחומרי שיוף, חותכים לעיבוד מתכות עמידות ועוד הרבה יותר.
כפי שאנחנו כבר יודעים, הנוסחה של גרפיט בכימיה היא C, וליהלום יש אותה נוסחה.
הבדלים בין יהלום לגרפיט
למרות העובדה שלמינרלים יש נוסחאות כימיות דומות, הם שונים זה מזה באופן דרמטי הן במראה והן מנקודת מבט כימית.
קודם כל, ליהלום ולגרפיט יש מבנה שונה לחלוטין זה מזה. אחרי הכל, גרפיט מורכב מרשת של משושים, בעוד ליהלום יש מבנה גבישי מעוקב. השבריריות של הגרפיט נובעת מהעובדה שקל מאוד לשבור את הקשר בין שכבותיו, האטומים שלו מופרדים בשקט זה מזה. בגלל זה, הגרפיט סופג אור בקלות והוא כהה מאוד, בניגוד ליהלום.
מבנה היהלום שונה בכך שאטום פחמן אחד מוקף בעוד ארבעה אטומים בצורה של משולש טטרהדרלי או פירמידה. כל אטום נמצא באותו מרחק אחד מהשני. הקשרים בין אטומים חזקים מאוד, וזו הסיבה שהיהלום כל כך קשה וחזק. תכונה נוספת של יהלום היא שהוא יכול להוליך אור, בניגוד לגרפיט.
האם זה מוזר שהנוסחה של גרפיט זהה לנוסחת היהלום, אבל המינרלים שונים לחלוטין? לֹא! הרי יהלום נוצר על ידי הטבע בלחץ עצום, ולאחר מכן התקררות מהירה מאוד, בעוד שגרפיט נוצר בלחץ נמוך, אבל בטמפרטורה גבוהה מאוד.
מהם חומרים אלוטרופיים?
חומרים אלוטרופיים הם מושג חשוב מאוד בכימיה. זהו הבסיס של היסודות, המאפשרים להבחין בין חומרים אחד מהשני.
בבית הספר, חומרים אלוטרופיים נלמדים באמצעות הדוגמה של גרפיט ויהלום, כמו גם ההבדל ביניהם. לכן, לאחר שלמדנו את ההבדלים בין יהלום לגרפיט, אנו יכולים להסיק שאלוטרופיה היא קיומם בטבע של שני חומרים או יותר הנבדלים במבנה ובתכונות שלהם, אך בעלי נוסחה כימית דומה או שייכים לאותו יסוד כימי.
קבלת יהלום מגרפיט
נוסחת הגרפיט - C - אפשרה למדענים לערוך ניסויים רבים, שכתוצאה מהם נמצאו החומרים האלוטרופיים של הגרפיט.
מורים מספרים הן לתלמידי בית הספר והן לתלמידים כיצד מדענים ניסו ליצור יהלומים מגרפיט. הסיפור הזה מאוד מעניין ומרתק, והוא גם מאפשר לך לזכור את קיומם של חומרים אלוטרופיים כמו גרפיט ויהלום, ועליהםהבדלים.
לפני זמן מה, מדענים ניסו ליצור יהלומים מגרפיט. הם האמינו שאם הנוסחה של יהלום וגרפיט זהה, אז הם יוכלו ליצור יהלום, כי האבן מאוד יקרה ונדירה. כעת אנו יודעים שמינרל היהלום מופיע בטבע בלחץ גבוה ובקירור מיידי. לכן, מדענים החליטו לפוצץ גרפיט, ובכך ליצור את התנאים הדרושים להיווצרות יהלום. ולמעשה, קרה נס, לאחר הפיצוץ נוצרו גבישי יהלומים קטנים מאוד על הגרפיט.
יישום של גרפיט ויהלום
היום, גם גרפיט וגם יהלום משמשים בעיקר בתעשייה. אבל כ-10% מכלל ייצור היהלומים הולך לתכשיטים. לרוב, עפרונות עשויים מגרפיט, מכיוון שהוא שביר ושביר מאוד, תוך השארת סימנים.
