Α06 – Ένα άτομο, πολλές δομές

A6 Ένα άτομο, πολλές δομές

Διαμάντι, γραφίτης, νανοσωλήνες…: παρά το ότι έχουν την ίδια βασική χημική σύνθεση, οι κρυσταλλικές διατάξεις άνθρακα (C) διαφέρουν σημαντικά.

H λέξη διαμάντι έχει την ίδια ρίζα με την αρχαία ελληνική λέξη αδάμαστος (παράγεται από α στερ. + δαμάω/δαμάζω). Κάθε άτομο C του διαμαντιού συνδέεται με τέσσερα γειτονικά άτομα C, που βρίσκονται στις κορυφές ενός κανονικού τετραέδρου. Τα άτομα συνδέονται με ισχυρούς χημικούς δεσμούς, που κάνουν το διαμάντι να είναι το πιο σκληρό υλικό. Χρησιμοποιείται σε κοσμήματα, σε εργαλεία κοπής και σε βιομηχανικές εφαρμογές, που περιλαμβάνουν ακόμη και διάτρηση μπετόν.

Ο γραφίτης, μια άλλη διάταξη άνθρακα, έχει ατομική δομή αποτελούμενη από παράλληλα επίπεδα εξαγώνων. Στα επίπεδα αυτά, τα άτομα συνδέονται μεταξύ τους με πολύ ισχυρούς δεσμούς. Αντίθετα τα άτομα κάθε επιπέδου συνδέονται με αυτά των γειτονικών επιπέδων με ασθενείς δεσμούς. Έτσι, τα επίπεδα γλιστρούν εύκολα το ένα σε σχέση με το άλλο και αποκολλώνται εύκολα.

Το 1985, ερευνητές δημιούργησαν μια τρίτη διάταξη άνθρακα που δεν υπάρχει στη φύση, την οικογένεια των φουλερενιών, που πήρε το όνομά της από τον R. Buckminster Fuller, γνωστό αρχιτέκτονα για τις θολωτές κατασκευές του. Το 1991 ένας Ιάπωνας ερευνητής, ο Sumio lijima, παρατήρησε ένα νηματοειδές μαυριδερό υπόλειμμα: τους νανοσωλήνες. Αυτοί οι σωλήνες έχουν μήκος εξαιρετικά μεγάλο σε σχέση με το πλάτος, που είναι της τάξης του νανομέτρου και είναι πιο ανθεκτικοί και πιο ελαφροί από τον χάλυβα.