Tüm minerallerin sertlik şampiyonu: Elmas

60139

18 Şubat, 2018

Pırıl pırıl parlayan bir elmas ile kurşun kalem ucu arasındaki ortak nokta nedir? Elmas son derece sert bir maddedir, kurşun kalem ucunu oluşturan grafit ise oldukça yumuşaktır. Bu iki farklı madde gerçekte mucizevi bir yaratılış delilinde buluşurlar: Karbon

İşlenmemiş ham elmas tüm minerallerin, tüm malzemelerin sertlik şampiyonudur. (L. Vlasanov & D. Trifonov, 107 stories About Chemistry, Mir Publishers, 1977) Bu nedenle kristal elmas, her türlü malzemeyi kesme, delme ve düzlemede, aşındırıcı olarak kullanılır.

Sertlik; minerallerin dıştan gelen kuvvetlerle çizilmeye karşı gösterdiği dirençtir. Mineralleri sertlikleri yardımıyla tanıma kolaylığı vardır. Bir mineral diğeri ile çizdirilerek izafi sertlik değeri belirlenebilir. Tüm minerallere sertliklerini belirlemek amacıyla puanlama yapan bilim adamları, elmasa 10 üzerinden 10 puan vermeyi uygun bulmuşlardır. Peki, elması bu kadar sert yapan nedir?

Kurşun kalemlerde kullandığımız kırılgan ve yumuşak grafit uç ile elmasın aynı atomlardan oluşması oldukça dikkat çekicidir. Grafit de tıpkı elmas gibi karbon atomlarından oluşur. Ne var ki, biri oldukça yumuşakken, diğeri alabildiğine serttir. Biri kara bir kömür parçası gibiyken, diğeri pırıl pırıl bir yüzeye sahip olabilmektedir. Biri doğada son derece bol bulunurken, diğerine rastlamak çok zordur. Tüm bu nedenlerden dolayı elmas, grafit ile kıyaslanamayacak maddi bir değere sahiptir. Peki, karbon atomu, nasıl olup da birbirinden bu kadar farklı iki kimliğe bürünebilmektedir?

Canlılığın Temeli Karbon Atomları Elmasa Değer Biçiyor

Bu farklılıktan önce, elması oluşturan karbon atomlarından bahsedelim. Karbon atomu, canlılar için son derece önemlidir. İngiliz kimyager Nevil Sidgwick de, Chemical Elements and Their Compounds (Kimyasal Elementler ve Bunların Bileşikleri) adlı eserinde bunu şöyle vurgular:

Karbon, yapabildiği bileşiklerin sayısı ve çeşitliliği yönünden, diğer elementlerden tamamen farklı, özgün bir yapıdadır. Şimdiye dek karbonun yarım milyonun üzerinde farklı bileşiği ayrılmış ve tanımlanmıştır. Ama bu bile karbonun güçleri hakkında çok yetersiz bir bilgi verir, çünkü karbon tüm canlı maddelerin temelini oluşturur. (Nevil V.Sidgwick, The Chemical Elements and Their Compounds, vol.1, Oxford: Oxford University Press, 1950, s.490)

Karbonun, sadece hidrojen ile kurduğu farklı bağlar, "hidrokarbonlar" olarak bilinen büyük bir aileyi meydana getirir. Bu aile içinde; doğal gaz, sıvı petrol, gaz yağı, kerosen ve çeşitli makine yağları vardır. Etilen ve propilen olarak bilinen hidrokarbonlar, petrokimya endüstrisinin temelidir. Başka hidrokarbonlar da benzin, toluen ve turpentin gibi bileşikler meydana getirir. Giysilerimizi güvelenmekten koruması için dolaplara konulan naftalin, bir başka hidrokarbon türüdür. Klor veya florla birleşen hidrokarbonlar; anestezi maddeleri, yangın söndürücüler ve buzdolaplarında kullanılan freonlar gibi farklı maddeleri oluşturur.

İşte, elması elmas yapan karbon, böylesine önemli bir atomdur. Elmasın kristal yapısı, kristal dünyasındaki en mükemmel örnektir ve bir benzeri daha yoktur. Karbon atomları, elmas kristallerinde elmasa sertlik özelliğini kazandıracak ideal bir geometrik düzen içindedirler. Grafit de karbondan oluşur; ancak atomları elmastaki gibi bir düzen ile sıralanmaz. Bu durum, bilim adamları tarafından allotropi olarak adlandırılır.

Allotropi Kavramı

Bir elementin atomlarının uzayda farklı farklı şekillerde dizilmesiyle oluşan yapıya allotropi denir. Bu olayı gerçekleştiren atomlara da allotrop atomlar denir. Bu olayı şöyle de örnekleyebiliriz:

Bir tuğla fabrikasından, üç ayrı parti halinde 10.000’er tane tuğla alalım ve bu tuğlalar birbirinin aynısı olsun. Bu tuğlaları üç ayrı ustaya verelim. Ustalar, birbirinden bağımsız, istedikleri gibi birer duvar yapsınlar.

Acaba bu duvarlar birbirinin aynısı mıdır?

Duvarların sağlamlıkları aynı mıdır?

Tuğlaların sanatsal dizilişleri aynı mıdır?

Bu soruların cevapları evet ise allotrop duvarlar oluşmamış demektir. Cevaplar hayır ise allotrop duvarlar oluştu diyebiliriz.

Oksijen gazı ile Ozon gazı, oksijen atomlarının allotroplarıdır.

Elmas, Grafit ve Amorf karbon, karbon atomunun allotroplarıdır.

Beyaz Fosfor ile Kırmızı Fosfor, fosfor atomunun allotroplarıdır.

Rombik kükürt ile Monoklin kükürt de kükürtün allotroplarıdır.

Allotrop Atomların Özellikleri:

Atom ve kütle numaraları aynıdır.
Molekül geometrileri farklıdır.
Kimyasal tepkimeye girme istekleri farklıdır; ancak tepkime sonunda oluşturdukları bileşikler aynıdır.
Molekül sağlamlıkları farklıdır.

Elmas ve grafitin bazı fiziksel özellikleri aşağıda verilmiştir.

Elması değerli kılan tüm özellikleri, oluşumu sırasında ortaya çıkan şartlara bağlıdır. Doğal elmasın oluşumu için, aşırı yüksek sıcaklık ve basınç gerekir. Elmas, yerkabuğunun derinliklerinde doğar. Erimiş elmas içeren kısımlar yüzeye fışkırıp donabilir; ancak bu olay çok nadiren gerçekleşir. Bu nedenle yeryüzünde çok az sayıda elmas yatağı vardır ki, zengin yatakların sayısı da zaten birkaçı geçmemektedir.

Doğal elmasın yapısı ve oluşum şekli, bilim adamları için yol gösterici olmuş; bu sayede yapay elmas üretilebilmiştir. Bazı denemeler sonunda, 100 bin atmosfer basınç ve 3 bin derece sıcaklık altında tutulan grafit, elmas haline getirilmiştir. Ancak üretilen sentetik elmaslar, doğal olanları kadar değerli değildir. Bu nedenle yapay elmaslar, çok sert yapılarından dolayı, endüstride bir çeşit zımpara olarak kullanılmaktadır.

Elmasın Kullanım Alanları:

Elmaslar üç çeşittir:

Asil elmas: Asıl ve kıymetli olan elmastır. Ölçü birimi kırattır (karat). 1 kırat 0,205 gramdır. Mücevher olarak kullanılır.

Bort: Yarı saydam ve lifli yapılı bir elmastır. Asıl elmastan daha sert olduğu için, iyi cins elmasları tıraş etmede kullanılır. Ayrıca, sondaj sanayisinde elmas kron yapımında kullanılır.

Karbonado: Şekilsiz ve siyah renkli bir elmas çeşididir. Bunun da sertliği asıl elmastan fazladır. Sondaj ekipmanları imalatında kullanılır.

Kimyager Sidwickin de belirttiği gibi, içinde sadece 6 proton, 6 nötron ve 6 elektron bulunduran karbon atomu, tam bir mucizedir. Sadece, atomlar arasındaki bir sıralama farklılığının bu kadar farklı sonuçlar doğurması ve bu sonuçların insanlığa büyük imkanlar sunması, ortaya çıkan tüm malzemelerin Allah’ın bir lütfu olduğunun anlaşılması için yeterlidir. Doğada bulunan her yaratılış delili gibi, karbonu ve elması da tüm özellikleriyle Yüce Allah yaratmıştır.