Tóm lại, có ba dạng thù hình của cacbon nguyên chất, đó là kim cương, than chì và fulleren. Kết quả là, than chì và kim cương là hai dạng tinh thể quan trọng nhất của cacbon. Nhìn chung, các tính chất hóa học của cả hai hợp chất đều giống nhau, và nó có dạng muội than hoặc muội than.
Kim cương vs Graphite
Sự khác biệt giữa Kim cương và Than chì là Kim cương có mạng tinh thể, nơi các nguyên tử cacbon được sắp xếp theo đối xứng ba chiều bên trong tinh thể. Trong khi đó, than chì có cấu trúc phân lớp, nơi các vòng của sáu nguyên tử cacbon được sắp xếp thành một tấm nằm ngang cách đều nhau. Thêm vào đó, kim cương là một chất cứng, trong khi than chì lại mềm.
Kim cương là một dạng tinh thể rắn của nguyên tố cacbon trong tự nhiên. Có bốn nguyên tử cacbon liên kết cộng hóa trị với nhau trong cấu trúc kim cương, làm cho nó khá lớn. Do liên kết cộng hóa trị, cần rất nhiều năng lượng để tách các nguyên tử ra khỏi nhau. Và vì lý do này, kim cương được biết đến rộng rãi như một trong những vật liệu cứng nhất trong tự nhiên.
Trong khi đó, graphit là một lớp có cấu trúc allotrope của cacbon nguyên chất. Nó chủ yếu được tìm thấy dưới dạng khoáng chất kết tinh màu xám có trong một số loại đá. Một liên kết sigma được hình thành giữa mỗi nguyên tử cacbon trong than chì. Vì than chì được kết dính theo cách này nên nó mềm và dễ gãy.
Bảng so sánh giữa kim cương và than chì
| Các thông số so sánh | kim cương | Than chì |
| Sự định nghĩa | Trong tự nhiên, kim cương là một dạng tinh thể rắn, không màu và trong suốt của cacbon. | Graphit là một dạng thù hình của cacbon nguyên chất chủ yếu được tìm thấy giữa các loại đá. Nó được coi là khoáng chất trong tự nhiên. |
| Kết cấu | Cấu trúc của kim cương là một mạng tinh thể. Nó là một tinh thể ba chiều, trong đó các nguyên tử cacbon được sắp xếp đối xứng. | Cấu trúc của graphit là phân lớp, nơi các nguyên tử cacbon liên kết với nhau bằng liên kết sigma. |
| Sự lai ghép | Có tổng cộng bốn nguyên tử cacbon trong một viên kim cương được lai hóa sp3 và tất cả được liên kết với nhau thông qua liên kết sigma. | Ở đây, trong than chì, mỗi nguyên tử được liên kết bằng cách lai hóa sp2 và một liên kết sigma đóng vai trò chính bằng cách liên kết các nguyên tử lại với nhau. Trong khi nguyên tử chưa ghép đôi tạo thành liên kết pi. |
| Cấu trúc hình học | Do có bốn electron cacbon liên kết, viên kim cương có cấu trúc tứ diện. | Do có ba electron cacbon liên kết, nên graphit có cấu trúc hình học phẳng. |
| Sử dụng | Được sử dụng như một vật liệu trong chế tác đồ trang sức và khoan. | Được sử dụng làm tế bào khô, hồ quang điện, chất bôi trơn, và đầu bút chì. |
Kim cương là gì?
Kim cương, một nguyên tố cứng nhất tồn tại trong tự nhiên, là một dạng thù hình của nguyên tố cacbon. Có bốn nguyên tử cacbon liên kết cộng hóa trị với một nguyên tử thông qua liên kết sigma, làm cho nó trở thành một chất rất phức tạp. Trong kim cương, việc tách các nguyên tử ra khỏi nhau là một điều vô cùng khó khăn vì liên kết cộng hóa trị. Vì vậy, thực tế là kim cương là một trong những vật liệu tự nhiên cứng nhất làm tăng thêm danh tiếng của chúng theo bản năng.
Những viên kim cương sớm nhất từng được phát hiện là ở Ấn Độ vào thế kỷ thứ tư. Và ngay sau đó, phần lớn số đá quý này đã được xuất khẩu sang nhiều quốc gia khác nhau, dẫn đến sự gắn kết tuyệt vời giữa Ấn Độ và các quốc gia khác.
Trong khi đó, liên kết giữa bốn nguyên tử cacbon là liên kết lai hóa sp3. Vì kim cương có bốn electron liên kết với nhau thành một nguyên tử nên chúng có cấu trúc tứ diện. Kim cương là một mạng tinh thể được tạo thành từ các nguyên tử cacbon được sắp xếp đối xứng theo cấu trúc ba chiều.
Hơn nữa, kim cương có sự kết hợp ấn tượng của các đặc tính vật lý, hóa học và cơ học, bao gồm độ cứng, hệ số ma sát thấp, độ dẫn nhiệt, điện trở, hệ số giãn nở nhiệt thấp và độ bền, vật liệu cũng phải bền về mặt hóa học, tương thích sinh học và phản xạ tia cực tím và tia hồng ngoại.
Vì độ bền và độ bóng của chúng, kim cương được sử dụng rộng rãi trong trang sức. Ngoài ra, do độ cứng của chúng, chúng cũng được sử dụng để cắt, mài hoặc khoan các vật liệu khác.
Graphite là gì?
Trong khi đó, graphit là một lớp có cấu trúc allotrope của cacbon nguyên chất. Nó chủ yếu được tìm thấy dưới dạng khoáng chất dạng tinh thể màu xám, xuất hiện trong một số loại đá. Một liên kết sigma liên kết ba nguyên tử cacbon với nhau trong than chì. Bởi vì than chì được kết dính theo cách này, nó mềm và dễ bị gãy. Nói một cách đơn giản, do lực van der Waals, các liên kết cộng hóa trị rất dễ bị phá vỡ, cuối cùng làm cho than chì trở thành một vật liệu mềm.
Graphit bao gồm bốn nguyên tử cacbon được lai hóa sp2, mỗi nguyên tử được liên kết với ba nguyên tử khác thông qua liên kết sigma. Trong khi đó, nguyên tử lẻ tạo thành liên kết pi. Lịch sử của than chì bắt nguồn từ Cumbria ở miền bắc nước Anh vào đầu thế kỷ XVI. Tuy nhiên, ban đầu, người ta lầm tưởng nó là than đá, tuy nhiên, khi đun nóng, nó không cháy, cuối cùng, dẫn đến việc phát hiện ra graphite.
Hơn nữa, cấu trúc hình học phẳng của than chì là kết quả của ba electron cacbon liên kết. Các đặc tính của than chì bao gồm điểm nóng chảy cao, cảm giác nhờn mềm, trơn trượt, không hòa tan trong nước và các chất hữu cơ khác, chất bóng, mờ, đen.
Bên cạnh đó, than chì được sử dụng trong bút chì và chất bôi trơn, và do độ dẫn điện cao, nó cũng được sử dụng trong các sản phẩm điện tử như điện cực, pin và tấm pin mặt trời.
Sự khác biệt chính giữa kim cương và than chì
Sự kết luận
Nhìn chung, cả than chì và kim cương đều là những dạng thù hình nổi tiếng của nguyên tố cacbon; trong đó kim cương là chất cứng tự nhiên, trong suốt và được sử dụng rộng rãi trong chế tạo và cắt, mài hoặc khoan các chất ít cứng hơn khác. Trong khi đó, mặt khác, graphit là khoáng chất tự nhiên chủ yếu được tìm thấy trong đá và có màu đen đục trong suốt thời kỳ sản xuất của chúng. Việc sử dụng phổ biến nhất của than chì là trong các đầu bút chì và tế bào điện do cảm giác mềm mại và độ dẫn điện cao của chúng tương ứng. Từ điểm nóng chảy đến mật độ tương đối, độ cứng, hệ số ma sát thấp, dẫn nhiệt, điện trở, hệ số giãn nở nhiệt thấp và độ bền, cả than chì và kim cương đều chuyên biệt theo những cách riêng của chúng.
