Elmasın Kimyasal Yapısı ve Özellikleri

10 Temmuz 2017 07:28

Elmas pahalı fiyatı ve güzel görüntüsüyle en çok merak celbeden maddelerden biridir. Bu yazıda elmasın kimyasal yapısı ve özellikleri üzerinde duracağız.

Elmas kelimesi “ezdim” ya da ”bastırdım” gibi manalara gelen eski Yunancadaki “Adamos” kelimesinden geldiği düşünülmektedir.

Çok güzel bir madde olan elmasın aynı zamanda var olan en eski maddelerden biri olduğunu biliyor muydunuz?

İçinde elmas olan cevher kayalarının yaşı 50 milyon ile 1600 milyon yıl arasında değişmektedir. Elmas madeninin kendisinin varlığı ise 3,3 milyar yıl eskiye dayanmaktadır. Elmas kaç yılda oluşur diye soranlara verilecek bir cevap işte bu. Kömür saklasak kaç yılda elmas olur diye düşünenler bu düşüncelerini tekrar gözden geçirmeliler.

Karbon Atomu ve Elmas

Elmasın kimyasal yapısını anlamak için karbon atomunu temel düzeyde tanıyor olmamız gerekir. Nötr bir karbon (C) atomu 6 proton, 6 nötron ve 6 elektron içerir.

Nötr karbon atomunun elektronik konfigürasyonu 1s22s22p2 şeklindedir. Dizilimde 2p orbitalinde 4 eksik olduğunu görüyoruz. Yani karbon kendini tamamlamak için 4 elektrona ihtiyaç duyar. Kovalent bağ yaptığında karbon 4 tane atoma bağlanır.

Elmas birbirine dörtlü şekilde kovalent bağla bağlı karbon dizisinden meydana gelir. Yani elmasın yapısını oluşturan element karbon elementidir. Her karbon atomu komşu karbon atomlarından eşit mesafedeki katı bir tetrahedral ağ içindedir. Elmasın yapısal birimi, temelde bir küpte düzenlenmiş 8 atomdan oluşur.

elmas karbon dizilimi ve kimyasal yapısı

Şekilde de gösterildiği gibi bu yapı çok kararlı ve katıdır. Bu nedenle elmaslar çok serttir yüksek bir erime noktasına sahiptir.

Elmas Nereden Gelir?

Dünya’da bulunan neredeyse bütün karbonlar yıldızlardan gelir. Elmas içindeki karbonun izotop oranını incelemek, karbon tarihini izlemeyi mümkün kılar. Örneğin, yeryüzünde karbon-12 ve karbon-13 izotoplarının oranı yıldız tozundan biraz farklıdır. Ayrıca, bazı biyolojik işlemler karbon izotoplarını kütleye göre aktif olarak ayırdığından, canlılardaki karbonun izotop oranı, Dünya'nın veya yıldızlarınkinden farklıdır. Böylece çoğu doğal elmas için karbonun mantodan geldiği bilinmektedir.

Ancak birkaç elmas türünün içerdiği karbonun levha tektoniği vasıtasıyla yerkabuğundan çıkan maddelerin mikroorganizmalar tarafından geri dönüştürülmesinden geldiği bilinmektedir.

Bazı karbonlar ise doğrudan meteorlar tarafından yeryüzüne inmiştir. Bu nedenle gök taşlarının elmas içerdiği düşünülmektedir.

Elmasın Kristal Yapısı

Elmasın kristal yapısı yüz merkezli bir kübik veya FCC kafesidir. Her karbon atomu düzenli dört yüzlü (dörtgen prizma) dört diğer karbon atomuna katılır. Kübik form ve atomların simetrik düzenlenişine dayanarak elmas kristalleri, 'kristal alışkanlıkları' olarak bilinen birkaç farklı şekle dönüşebilir.

En yaygın kristal alışkanlığı sekiz-yüzlü oktahedron veya elmas şeklidir. Elmas kristalleri kübik yapının farklı kombinasyonlarından da meydana gelebilir. İki şekil sınıfı dışında, bu yapılar kübik kristal sisteminin elemanlarıdır.

Birincisi düz form elmas kristalidir. İkincisi ise yuvarlak yüzeylere sahip ve uzun biçimli olabilen oymalı kristaller sınıfıdır.

Gerçek elmas kristalleri pürüzsüz yüzlere sahip değildir.

Grafit elmastan sadece birkaç elektron volt daha kararlıdır. Grafiti aktive etmek için gereken enerji ile bütün kristal yapı yıkılıp yeniden inşa edilebilir. Bu nedenle elmas oluştuğunda enerji sınırı çok yüksek olduğu için grafite geri dönüşmeyecektir. Grafit elmastan önceki safhadır.

Karbonlu yapılar yüksek basınç altında milyonlarca yıl kalıp yavaşça elmas kararlılığına gelebilirler.


Etiketler:
  • kimya    
  • Yorumlar
    Yorum Yap