05. 11月 2012 · ダイヤモンドはなぜ硬い? はコメントを受け付けていません。 · Categories: ダイヤモンドはなぜ硬い?

ダイヤモンドの硬度は、炭素元素が作る共有結合に由来しています。ダイヤモンドは炭素原子が正四面体の中心に有る場合には、近い炭素の原子は四面体の頂点にあります。頂点の炭素原子に関しては、それはsp3混成軌道によって結合され、理想的な角度といえます。結合長は1.54A。この結晶構造を持っているダイヤモンドは立方晶ダイヤと呼びます。それに対して、炭素の同素体であるグラファイトは、層状の六方晶構造をしており、この層内の炭素の結合はsp2混成軌道を形成しています。

これは層内では共有結合のために結合力は強くなっていますが、層の間についてはファンデルワールス結合であるために弱くなっています。六方晶の構造を持っているダイヤモンドなども中には存在していますが、それは不安定で地球上では隕石などの痕跡といった限定的な場所からしか見つけることができません。0.1mm以上の大きさの単結晶はあいません。ダイヤモンドよりさらに硬度を持っている物質であると予想されるのですが、具体的なことはわかっていません。

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