A grafitban miért éppen hatszög alakban rendeződnek el a szén atomok?

Kedves Sir Butcher!

Nagytudású emberként tiszteljük meg a kérdezőt azzal, hogy nem általános szólamokkal szúrjuk ki a szemét.

És egy kicsit konkrétabban, magyarázd már el a kérdezőnek légyszives, hogy a szén a grafitban miért hatszöges, és ugyanaz a szén a gyémántban miért a tetraéderes szerkezetben éri el ugyanazt a "legalacsonyabb energiaszintet" , amiről a válaszodban beszélsz!

Kedves 15:10,

És magyarázzam el a kérdezőnek a google.hu és a wikipedia.org oldalak működését is, ahol erre a kérdésre megtalálja a választ? :)

A google és a wikipédia még mindig jobb ötlet, mint az energiaminimum elvére hivatkozni olyan esetben, amikor köztudomásúan több allotróp módosulat van.

Az energiaminimumra való hivatkozás amúgy sem válasz a kérdező MIÉRT kérdésére.

Valóban, a létrejöttének körülményei azok, ahol a megoldást keresni kell. Ehhez meg vagy van szaktudása a válaszolónak, vagy nincs, de mégis van kedve utánairodalmazni.

Ám az ilyen és ehhez hasonló kérdéseket nem lehet úgy megválaszolni, hogy unatkozom munka közben, és pihenésképpen hintem az igét a gyakorikérdéseken, anélkül, hogy ismerném a konkrét tudományterületet...

...mert akkor ilyen nesze semmi, fogd meg jól - típusú rizsázások keletkeznek, és a kérdező meg képes elhinni, hogy ez a helyes válasz, és a világ ilyen mérhetetlenül egyszerű...

Frankó, az osztás megy, a válasz meg még sehol.

Én próbálok egyet:

Az a baj, hogy síkban gondolkodsz (négyzet). Amire gondolsz, az logikus. A kötések "elektronból vannak", tehát taszítják egymást, a lehető legtávolabb kerülnének egymástól. Ez síkban megy a négyzettel, de térben vagyunk! Tetraéderes az az elrendeződés, ahol 4 egyforma C-C-kötés alakul ki. Ez a gyémánt. És mivel az egész rácsot csak erős kovalens kötések tartják össze, ezért olyan marha kemény.

Akkor a grafit mér létezik? Azért mert energetikailag az a stabilabb. A világ gyémántjai is éppen grafittá alakulnak, csak olyan sebességgel, hogy nem fogunk az arisztokrácia gyűrűivel keresztrejtvényt fejteni. Sok ezer, ha nem millió év alatt látszik meg a változás.

És az mér ilyen? Ez kicsit bonyolultabb. Gergely Pál - Általános és bioszervetlen kémia c. könyvében ír erről bővebben, ha beleásnád magad. Ha a benzolt ismered, ott tudod, hogy a kettős kötések delokalizálódnak és egy stabil pí elektron-rendszer jön létre. A grafitban is a kettős kötések delokalizálódnak, így minden atom kialakít 3 kovalens kötést, illetve ott van alatta/fölötte a delokalizált elektron-rendszer. (Amúgy ezért réteges, és azért tudsz vele írni, mert kéteges.) A delokalizált rendszer elég stabil és energetikailag jó, ezért faja. Tehát a grafitban is minden atom egyforma. A 3 szigma kötés pedig az elektonok taszítása miatt 120°-os.

Ha érdekel a téma, nézz utána a VB-elméletnek (Valence Bond theory, vegyértékkötés-elmélet), illetve a VSEPR elméletnek (elektronpár-tszítási elmélet)

[link]

A veszekedésre: Butcher tényleg nem jól magyarázta, viszont megpróbálta, ellenben a tisztelt kötekedővel.

Ami elhangzott:

nemesgázszerűség: egy atom annyi elektronnal rendelkezik, mint egy nemesgáz. ez energetikailag kedvező, de nem azonos az energia-minimummal!

energia-minimum nem csak a nemesgázszerkezet elérésével jöhet létre, sőt, van, hogy pont nem azzal. ez egy sokkal általánosabb fogalom, más folyamatokra is elmondható.

más a képződési körülmény: hát ja, mert a gyémánt nagyobb energiájú állapota a szénnek, mint a grafit, illetve a kovalens kötéseit át kell rendezni, mert egész más a cucc. Ehhez hatalmas aktiválási energia kell, amit brutál körülmények közt lehet biztosítani.

8:08