Ții în mână un creion ieftin și, la câțiva metri distanță, într-o vitrină de bijuterii, strălucește un diamant de mii de euro. Par să nu aibă nimic în comun. Și totuși, sunt făcute din exact același material.
Adevărul sună incredibil, dar e confirmat de orice manual de chimie. Diamantul și grafitul (mina creionului) sunt ambele făcute doar din carbon, dar cu structuri diferite, iar tocmai această diferență de structură schimbă totul.
Diamantul și grafitul, frați de carbon cu destine diferite
Aici e partea care surprinde pe oricine. Atât diamantul, cât și mina creionului sunt formate exclusiv din atomi de carbon, simbolul chimic C, fără niciun alt element amestecat. Singura deosebire este felul în care acești atomi stau aranjați în spațiu.
Un diamant zgârie sticla fără efort, fiind cel mai dur material natural, cu valoarea maximă de 10 pe scara Mohs. Grafitul, în schimb, e atât de moale, doar 1 până la 2 pe aceeași scară, încât lasă urmă pe hârtie la cea mai mică apăsare.
E ca și cum ai avea aceeași cărămidă și ai construi din ea două case complet diferite. Substanța e identică, rezultatul, opus.
De ce același carbon dă două materiale atât de diferite
Secretul stă în modul în care se prind atomii unul de altul. În diamant, fiecare atom de carbon este legat solid de alți patru, într-o rețea tridimensională rigidă care nu cedează în nicio direcție. De aici vine duritatea uriașă.
În grafit, atomii se așază în foi subțiri, hexagonale, care alunecă ușor una peste alta. Când treci creionul pe hârtie, exact aceste foi se desprind și rămân pe foaie. De asta scrie creionul și de asta grafitul e folosit și ca lubrifiant uscat.
Tot din acest motiv, grafitul conduce electricitatea, în vreme ce diamantul nu o conduce deloc. Fenomenul în care același element formează materiale diferite are și un nume oficial în chimie, alotropie.
Diamantul s-ar putea transforma, teoretic, în grafit
Pregătește-te pentru o răsturnare de situație. La presiunea și temperatura din camera ta, forma cu adevărat stabilă a carbonului nu este diamantul, ci grafitul. Diamantul este doar „aparent veșnic”.
Da, un diamant tinde, în timp, să se transforme în grafit. Procesul există, însă e atât de lent încât durează miliarde de ani. De aceea nu vei vedea niciodată un inel care se preface, încet, în mină de creion.
Diamantele se nasc adânc în pământ, la presiuni colosale și temperaturi enorme. Și se poate face și invers, în laborator. Grafitul chiar devine diamant la presiuni de circa 5 până la 6 gigapascali și peste 1.400 de grade Celsius, așa se obțin diamantele sintetice industriale.
Reține pe scurt minunea din penar
Strânge ideea în câteva puncte ușor de povestit mai departe:
- Diamant și grafit, ambele 100% carbon, doar aranjarea atomilor diferă
- Diamantul, 10 pe scara Mohs; grafitul, doar 1 până la 2
- Diamantul nu conduce curentul, grafitul da
- Mina creionului nu conține și nu a conținut niciodată plumb
- Termenul oficial pentru același element cu structuri diferite este alotropie
Asta e frumusețea științei, te uimește cu lucruri pe care le ai zilnic în mână. Bijuteria scumpă de pe deget și creionul din penar sunt, chimic, fix aceeași substanță, despărțite doar de felul în care s-au așezat atomii.
Reține esențialul: diamantul și grafitul (mina creionului) sunt ambele făcute doar din carbon, dar cu structuri diferite, iar forma contează la fel de mult ca materia. Tu știai povestea asta?
Vrei mai multe rețete delicioase?
Urmărește-ne pe Facebook pentru rețete noi în fiecare săptămână.