흑연과 다이아몬드 둘다 탄소인데?
흑연과 다이아몬드 둘다 탄소 인데 왜 흑연만 전기가 통하고 다이아몬드는 전기가 통하지 않나요?
그리고 풀러렌,탄소 나노 튜브,그래핀은 어떤 구조 인건가요?
탄소는 너무 어려운거 같아요 알려주세요
다이아몬드의 밴드갭이 크기 때문에 전기가 통하기 힘듭니다.
탄소 자체에 전기가 통하거나 안통한다기 보다는
고체가 어떻게 배열되어 있는가에 따라 전기전도도가 결정이 됩니다.
풀로렌은 축구공 모양의 구조입니다.
탄소 나노 튜브는 탄소원자 3개와 sp2의 육각형 벌집 무늬 구조이고,
그래핀은 2차원의 육각형 격자 구조입니다.
안녕하세요. 배영광 과학전문가입니다.
한가지 원소로 구성되지만 이렇게 다른 성질을 보이는 물체를 동소체라하며, 탄소의 동소체로는 다이아몬드, 흑연, 풀러렌, 탄소 나노 튜브, 그래핀 등이 있으며, 다이아몬드만 결합 구조가 다릅니다.
1. 다이아몬드
정사면체의 중심에 위치한 탄소 원자가 정사면체의 꼭짓점에 자리 잡은 4개의 탄소 원자와 결합하고 있어서, 원자가 전자들이 주변 탄소 원자와의 결합에 의해 모두 고정되어 있기 때문에 전기 전도성이 없으며, 단단하고, 녹는점이 높음
2. 흑연
정육각형의 판상 모양이 층을 쌓은 구조로 1개의 탄소 원자가 3개의 탄소 원자와 결합하고 남아 있는 전자는 이동할 수 있으므로 전기 및 열 전도성이 있음
3. 풀러렌
60개의 탄소 원자가 20개의 정육각형 고리와 12개의 정오각형 고리로 이루어진 구조이며 축구공 같은 형태로 내부가 비어 있어 원자나 분자를 가둘 수 있고, 1개의 탄소 원자가 3개의 탄소 원자와 결합하고 남아 있는 전자는 이동할 수 있고 안정한 구 모양을 이루므로 온도와 압력을 견딜 수 있을 정도로 매우 안정적이고 전기를 잘 통합니다.
4. 탄소 나노 튜브
정육각형 평면판 구조의 흑연을 원기둥 모양으로 말아놓은 관 모양의 구조로 1개의 탄소 원자가 3개의 탄소 원자와 결합하고 남아 있는 전자는 이동할 수 있으므로 강도가 매우 높고 전기를 잘 통함
5. 그래핀
흑연에서 떼어 낸 탄소 원자 한 층에 해당하는 연속적인 벌집 모양의 정육각형 평면 구조로 1개의 탄소 원자가 3개의 탄소 원자와 결합하고 남아 있는 전자는 이동할 수 있고, 안정한 벌집 모양의 정육각형 평면 구조이므로 강도가 매우 높고 전기가 잘 통함
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
각 탄소 구조체들을 보면 흑연은 얇은 탄소층이 여러겹 존재한 모습입니다.
이러한 탄소층 사이사이 자유전자가 이동할 수 있기 때문에 전기가 통합니다.
탄소나노튜브에서도 가운데 통로를 통해 전기를 전달할 수 있습니다.
풀러렌은 축구공모양, 그래핀은 하나의 층인 판형모양을 유지하고 있습니다.
감사합니다.안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
다이아몬드는 왜 희귀한 걸까. 우리가 사는 지표 부근은 다이아몬드가 만들어질 수 없는 환경이기 때문이다. 다이아몬드가 형성되려면 5~6만 기압과 1300~1800℃에 이르는 극한 환경이 필요하다. 이런 환경은 지구 내부의 50~250km 부근(맨틀)에서나 가능하다. 엄청난 압력과 높은 온도에서 오랜 시간이 지나야만 탄소 원자로부터 다이아몬드가 만들어질 수 있다
