Nøgleforskellen mellem kulstof og grafit er, at kulstoffet er et kemisk grundstof, mens grafitten er en allotrop af kulstof.
Carbon og grafit er begge kulstofformer, hvor grafit er en allotrop af kulstof og den mest stabile form for kulstof. Kulstof er et ikke-metal, som folk kendte siden oldtiden. Mennesker brugte forskellige former for kulstof, som vi kalder kulstofallotroper, såsom trækul, grafitsod og diamant. Tidligere var folk ikke klar over, at disse forbindelser kun er forskellige former for kulstof, og det var først senere, da videnskabsmænd fandt ud af om allotroper af kulstof. Ordet kulstof stammer fra det latinske ord carbo, som betyder trækul. Kulstof er et naturligt forekommende grundstof, og det er det fjerde mest udbredte grundstof i naturen. Det spiller en afgørende rolle i menneskets såvel som plantelivet gennem dets kulstofkredsløb.
Hvad er kulstof?
Carbon er et kemisk grundstof med atomnummer 6 og kemisk symbol C. Vi kan kategorisere det som et ikke-metal, og det er også et p-blokelement i grundstoffernes periodiske system. Dette element er tetravalent, hvilket betyder, at det har fire valenselektroner, og det kan således danne fire kovalente kemiske bindinger. Der er tre store isotoper af dette grundstof, der naturligt forekommer; C-12 og C-13 er stabile, mens C-14 er radioaktivt.
Figur 01: Grafit og diamant er de mest kendte stabile allotroper af kulstof
Nogle kemiske fakta om kulstof er som følger:
- Atomnummer er 6.
- Standard atomvægt er 12.
- Elektronkonfigurationen er [He] 2s2 2p2
- Tilstand ved standardtemperatur og tryk er fast tilstand.
- Undergå sublimering ved 3642 °C
- De fleste stabile allotroper er grafit og diamant.
- Oxidationstilstande – den mest stabile oxidationstilstand er +4, og +2 findes også.
Desuden kan dette stof undergå sublimering ved meget høje temperaturer (højere end metaller med det højeste smeltepunkt, såsom wolfram). Frem for alt er dette stof modstandsdygtigt over for oxidation end jern og kobber. Kulstof er det vigtigste kemiske grundstof, der udgør strukturen af organiske forbindelser, og det forekommer også i uorganiske forbindelser.
Hvad er grafit?
Grafit er en stabil allotrop af kulstof. En allotrop er et stof, der hver af to eller flere forskellige fysiske former, hvori et grundstof kan eksistere. Denne allotrope forekommer naturligt, og det er en krystallinsk form. Vi kan finde denne forbindelse som en bestanddel i metamorfe og magmatiske bjergarter. Dette er et mineral, der har nogle ekstreme egenskaber, som er nyttige i industrielle behov. For eksempel er den ekstremt blød, og derfor kan den sp alte med et let tryk på den. Desuden har den en meget lav vægtfylde. I modsætning hertil er dette stof ekstremt modstandsdygtigt over for varme. Den er næsten inaktiv over for kontakt med ethvert andet materiale.
Figur 02: Grafits kemiske struktur
Når man betragter grafits struktur, er der lag af carbonatomer, hvor et lag har et netværk af carbonatomer. Der binder et carbonatom til tre andre carbonatomer via kovalente bindinger. Derfor er carbonlaget plant. Den resterende elektron i hvert carbonatom har en tendens til at danne en elektronsky sammen. Denne elektronsky er vigtig for elektrisk ledningsevne.
Hvad er forskellen mellem kulstof og grafit?
Carbon er et kemisk grundstof med atomnummer 6 og kemisk symbol C, hvorimod grafit er en stabil allotrop af carbon. Dette er den vigtigste forskel mellem kulstof og grafit. Desuden er kulstof et ikke-metal, som kan forekomme i forskellige strukturer, som vi kalder allotroper såsom grafit, diamant, trækul osv. Følgelig er den kemiske struktur af grafit unik fra andre allotroper, som har et netværk af kulstofatomer, hvori hvert kulstof atom har tre kovalente bindinger omkring sig (med andre kulstofatomer) og en elektronsky, der kan lede elektricitet. Andre allotroper af kulstof kan ikke lede elektricitet. Derfor er dette en stor forskel mellem kulstof og grafit.
Nedenstående infografik giver flere detaljer om forskellen mellem kulstof og grafit.
Opsummering – Carbon vs Graphite
Kulstof er det vigtigste kemiske element, der bygger de levende ting op. Grafit er en naturligt forekommende mineralsk form for kulstof. Den vigtigste forskel mellem kulstof og grafit er imidlertid, at kulstoffet er et kemisk grundstof, mens grafitten er en allotrop af kulstof.
