Põhierinevus teemantgrafiidi ja fullereeni vahel on see, et teemandil on teemantkuupjas kristallstruktuur ja grafiidil kuusnurkne kristallstruktuur, samas kui fullereen esineb suure sfäärilise molekulina.
Teemant, grafiit ja fullereen on keemilise elemendi süsiniku erinevad allotroopid. Kõigi nende ühendite koostises on ainult süsinikuaatomid, kuid süsinikuaatomite paigutus on üksteisest erinev.
Mis on teemant?
Teemant on süsiniku allotroop, millel on teemantkuupiline kristallstruktuur. Standardtemperatuuril ja rõhul on see tahkes olekus. Lisaks on sellel kõigi materjalide seas kõrgeim kõvadus ja kõrgeim soojusjuhtivus. Teemandid kuuluvad looduslike mineraalide kategooriasse ja nende värvus on tavaliselt kollane, pruun või hall kuni värvitu. Pealegi on selle materjali lõhenemine neljas suunas täiuslik ja luumurd on ebaregulaarne. Teemandi mineraalne triip on värvitu. Optilisi omadusi arvestades on teemant isotroopne.
Joonis 01: Teemant
Selles materjalis on süsinikuaatomid sp3 hübridiseerunud. Iga aatom moodustab teise aatomiga tetraeedri. Tetraeedrilised struktuurid on jäigad ja aatomitevahelised sidemed on väga tugevad. Lisaks on teemandil materjali mahuühikus kõige rohkem aatomeid.
Mis on grafiit?
Grafiit on süsiniku allotroop, millel on kuusnurkne kristallstruktuur. Ühend esineb looduslikult grafiidimaakidena; seega saame selle materjali hankida kaevandamise teel. See on kõige stabiilsem süsiniku allotroop standardtemperatuuril ja rõhul. Veelgi enam, väga kõrge temperatuuri ja rõhu tingimustes võib grafiit muutuda teemandiks. Sellel on kõrge elektrijuhtivus.
Joonis 02: Grafiit
Grafiit kuulub ka looduslike mineraalide kategooriasse. Värvus võib varieeruda raudmustast terashallini. Lisaks on selle materjali lõhenemine basaalne ja luumurd on ketendav. Kõvadus on väga madal ja sellel on metalliline maalähedane läige. Grafiidi mineraalne triip on must. Optilisi omadusi arvestades on grafiit üheteljeline.
Mis on fullereen?
Fullereen on süsiniku allotroop, millel on suur sfääriline struktuur. Selle allotroopi süsinikuaatomid ühenduvad üksteisega üksik- ja kaksiksidemetega. Lisaks on sfääriline struktuur suletud või osaliselt suletud võrk, millel on 5 kuni 7 süsinikuaatomit sisaldavad kondenseeritud tsüklid. Need on sp2 hübridiseeritud aatomid. Struktuuril on aga aatomite vaheline nurgamuutus.
Joonis 03: Fullereeni sfääri struktuur
Lisaks lahustuvad fullereenid orgaanilistes lahustites, sealhulgas tolueenis, klorobenseenis jne. Üldiselt on see materjal elektriisolaator.
Mis vahe on teemantgrafiidil ja fullereenil?
Teemant, grafiit ja fullereen on süsiniku allotroopid. Peamine erinevus teemantgrafiidi ja fullereeni vahel on see, et teemandil on teemantkuupiline kristallstruktuur ja grafiidil on kuusnurkne kristallstruktuur, samas kui fullereen esineb suure sfäärilise molekulina. Lisaks on teemant kõige kõvem looduslikult esinev materjal maa peal, kuid grafiidil ja fullereenil on suhteliselt madal kõvadus.
Lisaks on veel üks erinevus teemantgrafiidi ja fullereeni vahel see, et teemandi süsinikuaatomid on sp3 hübridiseerunud, kuid grafiidis ja fullereenis on need sp 2 hübridiseeritud. Kui arvestada süsinikuaatomi geomeetriat, siis teemandis on see tetraeedriline ja grafiidis on see trigonaalne tasapind, fullereeni puhul aga sfääriline.
Kokkuvõte – teemant vs grafiit vs fullereen
Teemant, grafiit ja fullereen on süsiniku allotroopid. Kokkuvõtteks võib öelda, et peamine erinevus teemantgrafiidi ja fullereeni vahel on see, et teemandil on teemantkuubikkristallstruktuur ja grafiidil on kuusnurkne kristallstruktuur, samas kui fullereen esineb suure sfäärilise molekulina.
