پرسش

۱) دلیل آنكه الماس رسانای برق نیست؟
۲)آیا گرافیت رسانای گرما است؟ چرا؟
۳)چرا الماس بهترین رسانای گرما است؟
با تشكر خواهشمند است پاسخ را به ایمیلم بفرستید

پاسخ

۱) رسانایی برق در اثر وجود یکی از این دو عامل به وجود می آید: آ) وجود یون ب) وجود الکترون آزاد. الماس رسانای برق نیست چونکه هیچ یک از این دو عامل را ندارد. در بلور الماس هر یك از اتمهای كربن به وسیله چهار اتم دیگر احاطه شده و جامد مشبك غول‌آسایی به وجود می‌آورند.هر یك از دو اتم مجاور در بلور الماس، به وسیله یك پیوند كووالانسی به یكدیگر مربوط شده‌اند. این پیوند از هم‌پوشانی دو اوربیتال نیمه‌پر به وجود می‌آید. با این ترتیب هر یك از چهار الكترون هیبریدی sp3 اتمهای كربن با اتمهای مجاور، به اشتراك درآمده و همه‌ی اوربیتالها را پر می‌كنند. درنتیجه تمام الکترونهای کربن درگیر پیوند هستند. و هیچ الکترونی در الماس به صورت آزاد نیست که عامل رسانایی شود. جامدهایی كه مانند الماس شامل شبكه‌ی سه بعدی به هم پیوسته‌ای از اتمها باشند، جامد كووالانسی یا جامد مشبك نامیده می‌شوند.
برعکس در گرافیت برای هر اتم کربن، یک الکترون آزاد وجود دارد که سبب رسانایی می شود. در واقع هر اتم کربن در گرافیت در هر لایه به وسیله‌ی سه پیوند كووالانسی كه از اوربیتالهای هیبریدی SP2 حاصل می‌شوند، درنتیجه یکی از الکترونهای اتم کربن در گرافیت در هیچ پیوندی شرکت نمی کند و به صورت آزاد وجود دارد که می تواند سبب رسانایی الکتریکی شود.

۲) گرافیت دارای رسانایی گرمایی بالایی است. این نیز به ساختار آن بر می گردد. البته رسانایی گرمایی آن از الماس کمتر است اما وجود الکترون آزاد سبب رسانایی گرمایی نیز می شود مانند آنچه در فلزات رخ می دهد.

۳)رسانایی گرمایی الماس به علت رزنانسی است كه در اثر انرژی گرمایی در شبكه ی الماس به وجود می آید. درواقع چون بین تمام اتمهای كربن در الماس پیوند های محكمی وجود دارد، گرما دادن به قسمتی از الماس سبب مرتعش ساختن قسمتی از الماس می شود و چون الماس یك ساختار مستجم دارد، این ارتعاش به سرعت و به راحتی در بین تمام ابعاد سبب رزنانس و ارتعاش تمام پیوندها شده و درنتیجه گرما به راحتی منتقل می گردد.
باید بدانید مكانیسم انتقال گرما با الكتریسیته فرق دارد. در مس الكترون آزاد وجود دارد و همین الكترونهای آزاد سبب می شود كه جریان الكتریسیته انتقال یابد.
اما انرژی گرمایی چیز دیگری است. درواقع گرما یا انرژی گرمایی همان نور مادون قرمز یا IR است و نور مادون قرمز نیز تنها در اثر ارتعاشات پیوندها ایجاد می شود.
هنگامی یك انتقال گرمایی بسیار خوب در یك ماده به وجود می آید كه ارتعاش تمام پیوندها شبیه یكدیگر باشد. تمام پیوندهای كربن-كربن در الماس شبیه به یكدیگر هستند، درنتیجه ارتعاش آنها نیز كاملا" مشابه بوده و درنتیجه این تشابه سبب سرعت در انتقال ارتعاش از یك پیوند به پیوند دیگر می شود.
اما اتمها در فلزات و از جمله مس در قالب یك سری اشكال هندسی شكل گرفته اند مانند مكعبی و ... كه تمام ابعاد این بلورها كاملا" مشابه نمی باشد. درنتیجه طول تمام پیوندهای مس-مس در بلور یكسان نیست و بنابراین انتقال گرما به راحتی و سرعت انتقال گرما در الماس انجام نمی گیرد.

پیروز و سربلند باشید.