Karbon, iletken ve iletken olmayan formlar da dahil olmak üzere farklı formlarda mevcut olabilir. Bir karbon formu olan grafit, elektronların serbest akışına izin veren katmanlı yapısı nedeniyle iyi bir elektrik iletkenidir. Öte yandan karbonun bir diğer formu olan elmas ise yalıtkandır ve karbon atomlarına sıkı sıkıya bağlı olması nedeniyle elektriği iletmez.
Aslında bu sadece basit bir cevaptı. Ancak bu konu hakkında konseptinizi çok net hale getirecek bilmeniz gereken birkaç şey daha var.
O halde doğrudan konuya geçelim.
Temel Çıkarımlar: Karbon İletken midir?
- Karbon hem iletken hem de iletken olmayan formlarda bulunabilir.
- Grafit, katmanlı yapısı ve lokalize olmayan elektronları nedeniyle iyi bir iletkendir.
- Elmas bir yalıtkandır çünkü serbest elektronlardan yoksundur ve güçlü kovalent bağlara sahiptir.
Grafit neden iyi bir iletkendir?
Grafit iyi bir iletkendir çünkü elektriği verimli bir şekilde iletmesini sağlayan benzersiz bir yapıya sahiptir. Karbon atomu katmanları halinde düzenlenmesi, hareket edebilen delokalize elektronlardan oluşan bir ağ oluşturarak elektrik akımının dolaşımına izin verir.
Daha ayrıntılı olarak, grafit altıgen bir kafes şeklinde düzenlenmiş karbon atomu katmanlarından oluşur. Her katmanın içindeki karbon atomları kovalent bir yapıda birbirine sıkı bir şekilde bağlanmıştır. Ancak katmanlar arasındaki bağlar nispeten zayıf olduğundan katmanların birbiri üzerinde kaymasına olanak tanır.
Bu yapı, elektronların karbon katmanlarının düzleminin üstünde ve altında paylaşıldığı “pi” bağlarının oluşmasıyla sonuçlanır.
Bu “pi” bağlarının varlığı, herhangi bir atomla ilişkili olmayan, lokalize olmayan elektronlardan oluşan bir ağ oluşturur. Bu elektronlar grafitin yapısı içinde serbestçe hareket edebilir, bu da onu mükemmel bir elektrik iletkeni yapar.
Bir voltaj uygulandığında, delokalize elektronlar elektrik akımını taşıyarak katmanlardan kolaylıkla geçebilir.
Ek olarak grafit, ısının karbon atomlarının düzlemleri boyunca iletilebildiği katmanlı yapısı nedeniyle iyi bir termal iletkenlik de sergiler. Bu özellik, grafitin elektrik kontakları, elektrotlar gibi uygulamalarda ve yüksek sıcaklıktaki ortamlarda yağlayıcı olarak kullanışlı olmasını sağlar.
Elmas neden yalıtkandır?
Elmas bir yalıtkandır çünkü yapısında serbest elektronlar veya elektriği iletebilecek hareketli yüklü parçacıklar yoktur. Elmasın karbon atomları arasındaki güçlü kovalent bağlar onu zayıf bir elektrik iletkeni yapar.
Elmas, sıkı bir şekilde birbirine bağlı bir ağ yapısında düzenlenmiş karbon atomlarından oluşur. Her karbon atomu, komşu karbon atomlarıyla dört kovalent bağ oluşturarak birbirine bağlı karbon atomlarından oluşan üç boyutlu bir ağ oluşturur.
Karbon atomlarının delokalize elektronlarla katmanlar oluşturduğu grafitin aksine, elmasın yapısında serbest veya gevşek bağlı elektronlar yoktur. Elmasın kovalent bağları çok güçlüdür ve bunları kırmak ve iletim için elektronları serbest bırakmak için önemli miktarda enerji gerektirir.
Sonuç olarak elmas normal şartlarda elektriği iletmez. Elektrik akımını taşıyabilecek serbest elektronların veya yüklü parçacıkların varlığından yoksundur.
Bu özellik, elması mükemmel bir yalıtkan ve elektrik iletkenliğinin istenmediği veya yüksek voltaj uygulamaları veya mükemmel ısı dağılımı gerektiren elektronik cihazlar gibi elektrik yalıtımının gerekli olduğu uygulamalarda değerli bir malzeme haline getirir.
daha fazla okuma
Grafit neden iletkendir?
Grafit bir metal midir?
Grafit bir element midir?
Elmas element mi yoksa bileşik mi?
Elmas bir mineral mi yoksa kaya mı?