화학- 흑연과 다이아몬드의 관계

[류명한]

흑연과 다이아몬드


탄소와 다이아 몬드는 구성 원소가 탄소로 같습니다.. 다만 탄소원자끼리 결합되는 방식이 다르기 때문에 그 물질의 성질이 다르게 나타나는 것 입니다..



이런 경우를 동소체라고 하는데..구성 성분은 같으나 결합방식 등이 달라 물성이 다른 물질을 말하는 것이죠.. 예로는 산소(산소,오존), 인 (붉은인, 흰인) 황(사방황,단사황,고무상황) 탄소(흑연,다이아몬드) 등에서 나타납니다..



연필심의 흑연과 다이아 몬드는 둘다 순수한 탄소로 이루어 져 있으나 흑연은 2차원 판상 구조를, 다이아 몬드는 3차원 망상 구조를 가지고 있어 다른 물성을 나타내죠..하지만 불에 태우면 흔연 숯과 같이 이산화 탄소로 연소 합니다..




이 둘은 서로 평형 관계에 있어서 흑연은 다이아 몬드로 다이아 몬드는 흑연으로 상호 변환이 가능합니다.. 마치 물 과 얼음이 온도 압력 조건에 따라 상이 변하듯이 다이아 몬드와 흑연도 서로 상변화가 됩니다. 물론 그 조건이 높은 온도 높은 압력이기 때문에 혀실에서 관찰은 되지 않습니다..



열역학적으로 다이아 몬드는 흑연에 비해 상온 1기압에서 매우 불안정 합니다.. 따라서 다이아 몬드는 서서히 흑연으로 전환되는 것이 자발적인 상전이 과정이죠.. 다만 그 활성화 에너지 벽이 높아 일반적인 조건에서는 발생 하지 않습니다..



지구상에서 채굴되는 다이아 몬드는 지구 중심가까운곳의 고온 고압에서 만들어져 화산활동을 통해 지각에 포합된 것들이죠..



참고로 탄소의 동소체는 흑연, 다이아 몬드 말고도 플러렌이라고 부르는 탄소 60개로 이루어진 축구공 모양의 물질과 나노튜브로 연구되는 탄소 튜브등이 있습니다..