3 Αυγ 2012

Θερμοχημεία Β΄Λυκείου Θετικής κατ/σης


Τα  διαμάντια είναι παντοτινά . . .

Δίνονται οι θερμοχημικές εξισώσεις :
Cγραφίτης  + Ο2(g) --> CO2(g)    ΔΗ1 = –393kJ  (1)
Cδιαμάντι  + Ο2(g) --> CO2(g)    ΔΗ1 = –395kJ   (2)
Να βρεθεί η ενθαλπία της αντίδρασης : Cγραφίτης  -->   Cδιαμάντι.


ΛΥΣΗ
Αντιστρέφουμε την (2) και την προσθέτουμε στην (1)
Cγραφίτης  + Ο2(g) --> CO2(g)    ΔΗ1 = –393kJ  (1)

CO2(g)  --> Cδιαμάντι  + Ο2(g)   ΔΗ1΄ = 395kJ   (2΄)

        Cγραφίτης  -->  Cδιαμάντι            ΔΗ = 2kJ

Είναι λοιπόν τόσο εύκολο να μετατραπεί ο γραφίτης σε διαμάντι ;

Το διαμάντι και ο γραφίτης είναι δύο αλλοτροπικές μορφές του άνθρακα.
Ήταν το 1797, όταν, προς μεγάλη έκπληξη όλων, ανακαλύφθηκε ότι τα διαμάντια ήταν καθαρός άνθρακας. Θα μπορούσε λοιπόν ο γραφίτης – η άλλη μορφή του άνθρακα – να μετατραπεί στον πολύτιμο "ξάδερφό" του ;
Οι προσπάθειες ήταν πάρα πολλές, αλλά χωρίς αποτέλεσμα.
Το 1938 παρουσιάστηκε μια πλήρης θερμοδυναμική ανάλυση του προβλήματος, αποδεικνύοντας ότι είναι αδύνατο σε συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης να παρασκευαστούν διαμάντια από γραφίτη.
Αλλά υπήρχαν κάποιες συνθήκες στις οποίες η μετατροπή του γραφίτη σε διαμάντι ήταν τουλάχιστον θεωρητικά δυνατή. Τελικά το 1955 η General Electric ανακοίνωσε ότι οι επιστήμονές της είχαν παρασκευάσει συνθετικά διαμάντια, χρησιμοποιώντας πίεση 100.000 ατμόσφαιρες και θερμοκρασίες πάνω από 2800oC . Σήμερα η General Electric παρασκευάζει πάνω από 1.000.000 καράτια (καράτι : 200 χιλιοστά του γραμμαρίου) ετησίως, χρησιμοποιώντας διαφορετικές πρώτες ύλες και συνθήκες. Τα διαμάντια αυτά είναι κατώτερης ποιότητας από τα ορυκτά και χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία, λόγω της σκληρότητάς τους, ως εργαλεία κοπής.
Η εξαγωγή διαμαντιών, που συχνά γίνεται σε εμπόλεμες ζώνες της Αφρικής, θεωρείται μια από τις πιο "αιματοβαμμένες" και ηθικά αμφισβητούμενες οικονομικές δραστηριότητες διεθνώς ("blood diamonds"). Τα διαμάντια, εκτός από κοσμήματα, χρησιμοποιούνται σε διάφορα προϊόντα, όπως κοπτικά εργαλεία, ιατρικά κ.ά.
Το πάθος για τα διαμάντια ξεπερνάει κάθε αλλαγή καταστάσεων και αντέχει στο πέρασμα των καιρών, παραμένοντας απόδειξη ισχύος, ή, όπως έθιξε το ζήτημα η Μέριλιν Μονρόε, τραγουδώντας σε μια ταινία της "diamonds are the girls' best friends"...