ダイヤモンド・グラファイトとフラーレンの大きな違いは、ダイヤモンドはダイヤモンド立方晶、グラファイトは六方晶の結晶構造を持ち、フラーレンは大きな球状分子として存在することである。

ダイヤモンド、グラファイト、フラーレンは、化学元素である炭素の異なる異性体である。これらの化合物はいずれも炭素原子のみを構成要素としているが、炭素原子の並び方が異なっている。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. ダイヤモンドとは 3. グラファイトとは 4. フラーレンとは 5. 横並び比較 - ダイヤモンド、グラファイト、フラーレンを表形式で 6. まとめ

ダイヤモンドは何ですか？

ダイヤモンドは、炭素の異性体で、ダイヤモンド立方晶の結晶構造を持っています。標準的な温度と圧力では固体状態である。さらに、あらゆる素材の中で最も硬度が高く、最も熱伝導率が高いという特徴があります。ダイヤモンドは天然鉱物のカテゴリーに属し、通常、黄色、茶色、灰色から無色である。また、この素材は4方向が完全に分解され、破断も不規則です。ダイヤモンドの鉱脈は無色である。光学特性を考えるとき、ダイヤモンドは等方性である。

図01：ダイヤモンド

この材料では、炭素原子がsp3混成している。各原子は他の原子と四面体を形成している。四面体構造は剛性が高く、原子間の結合も強い。しかも、原子の数は、ダイヤモンドの1単位に最大で含まれている。

グラファイトは何ですか？

黒鉛は炭素の異性体で、六角形の結晶構造をしている。この化合物は、天然には黒鉛鉱という形で存在しており、採掘によってこの物質を得ることができる。標準的な温度と圧力では、炭素の最も安定な異性体である。さらに、非常に高い温度と圧力をかけると、グラファイトはダイヤモンドに変化することができます。高い導電性を持っています。

図02：グラファイト

黒鉛もまた、天然鉱物の範疇に入る。色は、鉄の黒から鉄の灰色まであります。また、この材料は基部脱灰があり、破砕物は薄片状である。非常に硬く、金属的で土のような光沢がある。黒鉛の鉱脈は黒色である。光学特性を考慮すると、グラファイトは一軸性である。

フラーレンは何ですか？

フラーレンは、大きな球状構造を持つ炭素の異性体である。異性体の炭素原子同士は、単結合と二重結合でつながっている。また、球状構造は、5〜7個の炭素原子を含む環が融合した閉じた網目構造または部分的に閉じた網目構造である。sp2混成原子である。しかし、この構造では、原子間に角ひずみが生じている。

図03：フラーレン球の構造

また、フラーレンは、トルエン、クロロベンゼンなどの有機溶媒に溶ける。

ダイヤモンドグラファイトとフラーレンの違い

ダイヤモンド、グラファイト、フラーレンなどは、炭素の同素体である。ダイヤモンド・グラファイトとフラーレンの大きな違いは、ダイヤモンドはダイヤモンド立方体、グラファイトは六方体の結晶構造を持ち、フラーレンは大きな球状分子として存在することである。また、ダイヤモンドは地球上で最も硬い天然物質ですが、グラファイトやフラーレンは比較的硬度が低くなっています。

さらに、ダイヤモンドとフラーレンのもう一つの違いは、ダイヤモンドは炭素原子がsp3混成であるのに対し、グラファイトやフラーレンはsp2混成であることだ。炭素原子の周りの形状を考えると、ダイヤモンドは四面体、グラファイトは三角形の平面性、フラーレンは球形である。

概要 - ダイヤモンド vs. グラファイト

ダイヤモンド、グラファイト、フラーレンなどは、炭素の同素体である。まとめると、ダイヤモンド・グラファイトとフラーレンの大きな違いは、ダイヤモンドはダイヤモンド立方体、グラファイトは六方体の結晶構造を持ち、フラーレンは大きな球状分子として存在することである。

引用

1 「グラファイト」。地質学、こちらからご覧いただけます。"ダイヤモンド", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2019年7月13日, ここで入手可能. 2 "ダイヤモンド", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2019年7月13日, ここで入手可能.