다이아몬드와 연필을 구성하는 물질이 탄소로 같은데 어떻게 성질자체가 달라지는 건가요?
반짝이는 값비싼 다이아몬드와 우리가 생활속에서 자주 쓰는 연필 속에 있는 흑연은 구성물질이 탄소로 같다고 알고있습니다. 그런데 어떻게 구성하는 물질이 같은데 이렇게 전혀 다른 성질을 갖게 되는것인가요?
3개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
다이아몬드와 연필은 모두 탄소 원자로 구성되어 있지만, 성질이 다른 이유는 그들의 구조와 결합 형태에 있습니다.
다이아몬드는 정방정육면체 구조로서, 탄소 원자들이 각각 네 개의 다른 탄소 원자와 공유결합을 형성합니다. 이 공유결합은 강하고 밀접하며, 다이아몬드을 무겁고 단단하며 매우 강력한 물질로 만듭니다. 또한, 다이아몬드는 광학적으로도 탁월한 투명도와 광택을 가지고 있습니다.
반면에 연필은 탄소 원자들이 2차원의 평면 구조로 형성되어 있습니다. 탄소 원자들은 3개의 다른 탄소 원자와 공유결합을 형성하며, 이렇게 형성된 평면 구조는 연필을 부드럽고 미끄러지는 속성을 가진 그래필로 만들어줍니다. 연필 속의 탄소 구조는 다이아몬드와 달리 강력한 결합이 아니기 때문에 연필은 쉽게 마찰하고 마모되는 속성을 가지게 됩니다.
안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.
두 물질 모두 탄소로 이루어진 탄소 화합물 입니다.
다른 점은 흑연은 2D 물질로 판상구조처럼 되어 있어서 이 판상이 분리 되면서 글씨가 되는것이고
다이아몬드는 오랜시간 고온, 고압에 의해 3D 구조가 되어 물질의 구조가 변경되어 완전히 다른
물질처럼 보이는 것입니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
광물의 종류 중 하나로 탄소 하나의 원소로 이루어진 원소 광물이다. 흑연과 함께 탄소 동소체 중 하나로, 이 중 고압에 해당하는 상이다. 금강석[11] [12], 찬석[13]이라고도 불린다. 다이아몬드의 어원은 '길들일 수 없는, 무적의' 라는 뜻의 그리스어 ἀδάμας(Adamas)[14]
대표적인 보석 광물로서, 루비나 에메랄드, 금처럼 값비싼 물질의 상징으로 여겨진다. 뿐만 아니라, 여러 우수한 물성 때문에 매우 다양한 분야, 즉 공학, 과학, 예술 분야에서 빠질 수 없는 재료로 여겨진다. 가장 잘 알려진 특성은 무척 단단하다는 것으로, 순수 천연 광물 중에서는 굳기가 매우 우수한 물질(모스 굳기계 10)로 이보다 단단한 물질은 거의 없다.
다이아몬드는 순수한 탄소로 이뤄진 물질이기 때문에, 산소가 풍부한 조건이라면 760-875도의 비교적 낮은 온도에서 완전연소되어 이산화탄소가 된다.[23] 이 성질을 이용하는 예로, 다이아몬드가 가지는 포유물(inclusion)을 연구할 때는 다이아몬드를 불태워 없애 그 안의 물질을 끄집어낼 수 있다. 또한 산소가 없더라도 1기압에서 고온에 놔두면 더 안정한 흑연으로 상전이한다.
