Tüm Maddelerin Sertlik Şampiyonu Elmas

Pırıl pırıl parlayan bir elmas ile sağlam bir matkap ucu arasındaki ortak nokta nedir? 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, yani aşındırıcı olarak kullanılır. ^*

Sertlik; dıştan gelen kuvvetlerle minerallerin çizilmeye karşı gösterdiği dirençtir. Mineralleri sertlikleri yardımıyla tanıma kolaylığı vardır. Bir mineral diğeri tarafından 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 yumuşak iken diğeri alabildiğine serttir. Biri kara bir kömür parçası gibi iken diğer pırıl pırıl bir yüzeye sahip olabilmektedir. Biri doğada son derece bol bulunurken diğerine rastlamak çok zordur. Tabi ki 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?

İsterseniz bu farklılığa girmeden önce biraz 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 makina yağları vardır. Etilen ve propilen olarak bilinen hidrokarbonlar ise petrokimya endüstrisinin temelidir. Başka hidrokarbonlar da benzen, toluen ve turpentin gibi bileşikler meydana getirir. Giysilerimizi güvelenmekten koruması için dolaplara konan naftalin bir başka tür hidrokarbondur. Klor veya florla birleşen hidrokarbonlar ise 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. Bir benzeri daha yoktur. Elmas kristallerinde karbon atomları elmasa sertlik özelliğini kazandıracak ideal bir geometrik düzen içindedirler. Grafit de karbondan oluşmasına karşın atomları elmastaki gibi bir düzen ile sıralanmazlar. Bu durum bilim adamları tarafından "allotropi" olarak adlandırılır.

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. Biz bu tuğlaları üç ayrı ustaya verelim. Bu ustalar birbirinden bağımsız, istedikleri gibi birer duvar yapsınlar.

- Acaba bu duvarlar birbirinin aynısı olur mu?
- Duvarların sağlamlıkları aynı mıdır?
- Tuğlaların sanatsal dizilişleri aynı mıdır?

Bu soruların cevabı evet ise allotrop duvarlar oluşmadı. Yok eğer 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' te kükürtün allotroplarıdır.

Allotrop Atomların Özellikleri:
a) Atom ve kütle numaraları aynıdır.
b) Molekül geometrileri farklıdır
c) Kimyasal tepkimeye girme istekleri farklıdır, ancak tepkime sonunda oluşturdukları bileşikler aynıdır.
d) Molekül sağlamlıkları farklıdır.

Elması değerli kılan tüm özellikleri, oluşumu sırasında ortaya çıkan şartlara bağlıdır. Doğal elmasın oluşumu için olağanüstü koşullar, yani 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. Zengin yatakların sayısı ise birkaçı geçmez. Doğal elmasın yapısı ve oluşum şekli bilim adamları için yol gösterici olmuş ve bu sayede yapay elmas üretilebilmiştir. Bazı denemeler sonunda, 100 bin atmosfer basınç ve üç bin derece sıcaklık altında tutulan grafit, elmas haline getirilmiştir. Ancak üretilen sentetik elmaslar, doğal olanları kadar değerli değil. Bu nedenle yapay elmaslar, çok sert yapılarından dolayı endüstride bir çeşit zımpara olarak kullanılmaktadır.

Elmasın Kullanım Alanları: Elmaslar üç çeşittir:

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

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

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

Kimyager Sidwick'in 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 Allah'ın bir lütfu olduğunu anlamamıza yeter. Kaldı ki karbon atomunun canlılık için önemli olan herhangi bir özelliğinin dahi tesadüfen oluşması imkansızdır. Kısacası diğer her şey gibi karbon atomunu da tüm özellikleriyle birlikte Allah yaratmıştır.

Göklerde ve yerde ne varsa tümü Allah'ındır. Allah, herşeyi kuşatandır.(Nisa Suresi, 126)