1. 탄소 동소체 (Carbon Allotropy) 이란?
ㅇ 동소체 (Allotropy)
- 비록 화학적 조성은 같지만, 1 이상의 다른 성질(결정구조 등)를 갖음
. 즉, 같은 원소들로 이루어졌지만, 실현되는 구조가 달라, 다른 성질을 갖는 물질
ㅇ 탄소 동소체 (Carbon Allotropy)
- 탄소로 만 구성된 물질이 다른 성질을 나타냄
- 종류
. 비결정성 : 실온 상의 탄소 고체
. 결정성 : 흑연, 다이아몬드, 버키볼
- 탄소 원소가 온도 및 압력이 높아가며 흑연, 다이아몬드, 버키볼(C60) 등으로 변함
. 높은 압력,온도에서는, 탄소 원자들이 좀 더 가깝게 다가갈 수 있기 때문임
2. 흑연 (Graphite) (배위수 CN=3)
ㅇ 탄소 원자들이 넓게 층 구조로 배열됨 (육각형 층상 구조, sheet of hexagon)
- 주변 3개 탄소들과 결합하여 정육각형이 규칙있게 늘어선 2차원적 평면 구조
- 결합에 참여하지 않는 나머지 1개 전자가 자유로이 돌아다녀 전기가 통함
- 판(층) 사이에는 결합력이 약해 쉽게 미끄러지기 쉬움
- 즉, 서로 미끄러지기 쉽고, 연하고, 잘 부스러짐
ㅇ 일반 환경(상온 등)에서 안정된 상태
- 내열성,내식성이 높음
ㅇ 특성
- 매끄럽고, 무르고, 불투명하고, 흑색 (빛의 반사 없이 검게 보임)
- 전기 전도 및 열 전도성이 좋음 (비금속 중 유일하게 전도성 있음)
ㅇ 용도 : 연필이나 윤활제로 쓰임
3. 다이아몬드 (Diamond) (배위수 CN=4)
ㅇ 정사면체 구조 (tetrahedron) ☞ 다이아몬드 결정구조 참조
- 주변 4개 탄소들과 결합한 정사면체가 규칙있게 들어선 3차원적 그물 구조
ㅇ 매우 높은 압력,온도에서 나타남 (대략 3000 ℃, 100,000 atm)
- 지구 생성시 존재하던 탄소가, 깊이 250 ㎞ 정도의 높은 압력,온도 하에서, 만들어짐
ㅇ 특성
- 투명하고, 단단한 고체
- 밀도 높음 (흑연 밀도 : 2.25 g/㎤, 다이아몬드 밀도 : 3.51 g/㎤)
ㅇ 용도 : 산업용 합성 다이아몬드는 절단,연마,광택용 등으로 사용
4. 플러렌 (Fullerene), 버키볼 (Buckyball)
ㅇ 탄소 60개로 구성되며, 축구공 형태의 뭉쳐진 모습을 이룸
- (C60 이외에도 C70,C80,C240,C540 등도 발견됨)