Ach, ten diament…

Węgiel należy do 12 pierwiastków znanych już w starożytności i jest czwartym najczęściej (wedle masy) występującym pierwiastkiem we Wszechświecie po wodorze, helu i tlenie oraz piętnastym w skorupie ziemskiej:

A 0.3% masy naszego Słońca to węgiel (pamiętacie ową teorię Słońca w 100% z „węgla”?), który powstał przede wszystkim na drodze gwiezdnej nukleosyntezy. Ale i tak owe „marne” słoneczne 0.3% daje masę TYSIĄC razy większą niż masa Ziemi! Notabene, jeszcze tylko przez dwa tygodnie (podstawowy) izotop węgla, ¹²C, będzie stanowił definicję 1 mola, czyli inaczej ustalał liczbę Avogadro, NA — otóż 20 maja 2019 wchodzi w życie nowa, „rewolucyjna” wersja układu SI, gdzie po prostu NA = 6,02214076×1023.

Węgiel ma oczywiście fundamentalne znaczenie w biologii, ale ja chciałbym się skoncentrować na jego specyfice nieorganicznej, za wyjątkiem przypadku radiowęgla 14C. Przy czym chodzi mi tu nie tylko o datowanie**, ale i historie „produkcji” 14C, jak tu lub tam.

Węgiel jest szóstym pierwiastkiem, należącym do 14 grupy tzw. węglowców (z krzemem, germanem, cyną i ołowiem) z konfiguracją elektronów 1s22s22p2, z których 4 zewnętrzne tworzą wiązania chemiczne kowalencyjne. Węgiel nazywany „królem pierwiastków” jest niesamowity także ze względu na jego alotropię czyli zjawisko występowania w tym samym stanie skupienia różnych odmian tego samego pierwiastka chemicznego, różniących się właściwościami fizycznymi i chemicznymi:a) diament b) grafit c) lonsdaleit d-f) fulereny g) w. amorficzny h) grafen, nanorurka

Przy czym np. taki grafit to jeden z najmiększych materiałów, a tymczasem diament to ten najtwardszy. Węgiel ma także najwyższą temperaturę topnienia ze wszystkich pierwiastków. Przy ciśnieniu atmosferycznym nie występuje w stanie ciekłym, lecz podczas ogrzewania sublimuje w temperaturze 3630 °C; jego punkt potrójny występuje przy ok. 100 atm. Niezależnie od odmian alotropowych pozostaje ciałem stałym w wyższych temperaturach, niż metale o najwyższych temperaturach topnienia (wolfram i ren).

System alotropów węglowych obejmuje szereg skrajności:

Graphite is one of the softest materials known. Synthetic nanocrystalline diamond is the hardest material known.[24]
Graphite is a very good lubricant, displaying superlubricity.[25] Diamond is the ultimate abrasive.
Graphite is a conductor of electricity.[26] Diamond is an excellent electrical insulator,[27] and has the highest breakdown electric field of any known material.
Some forms of graphite are used for thermal insulation (i.e. firebreaks and heat shields), but some other forms are good thermal conductors. Diamond is the best known naturally occurring thermal conductor
Graphite is opaque. Diamond is highly transparent.
Graphite crystallizes in the hexagonal system.[28] Diamond crystallizes in the cubic system.
Amorphous carbon is completely isotropic. Carbon nanotubes are among the most anisotropic materials known.

CDN

PS. Źródło mojej osobistej fascynacji diamentem wzięło się o dziwo z praktykowania przeze mnie fizyki cząstek elementarnych: crystals and photons…

**) pl.wikipedia.org/wiki/Datowanie_izotopowe

 

Reklamy

Jeden komentarz na temat “Ach, ten diament…”

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google

Komentujesz korzystając z konta Google. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s