結合エネルギー

ダイヤモンドと黒鉛の結合エネルギーには差があり、ダイヤモンドの方が大きいらしいですが
ダイヤモンドより黒鉛のほうが安定してると参考書にかいてあります

自分は、結合エネルギーが強いほど物質が安定していると思っていたのですが

なぜちがうのでしょうか

No.2 回答者： hornblende_basalt 回答日時： 2016/04/02 01:31

ダイヤモンドと黒鉛の安定・不安定は，圧力に大きく依存するはずです．

http://www.nihongo.com/aaa/diamond/d3kounyu/d34m …
相図が載っています．

定性的に考えるならば，地下深く（高圧）では，黒鉛の層状構造は隙間が多い（＝無駄が多い）ので結晶系を保つためにより多くのエネルギーが必要となり，不安定になります．その為，より密に結合しているダイヤモンドの結晶系の方を好みます．
一方，私たちが生活している1気圧下（低圧）では，炭素原子同士をがっしりと捕まえていなければならないダイヤモンドは，余計なエネルギーを使っているという事になります．その為，黒鉛の結晶系の方を好みます．

定量的には，No.1の方が書いているように，標準生成エネルギー（ギブスエネルギー変化）を計算してみてください．
定圧条件では⊿G＝⊿H-T⊿S（G：ギブスエネルギー，H：エンタルピー，T：絶対温度，S：エントロピー，⊿が付くものは変化を表す）です．標準状態（1気圧）の時は，ダイヤモンドの方が高い値（つまり不安定）を示すと思います．

標準状態から温度・圧力を変化させたい時は，積分の項を組み込んでやると良いはずです．この時に必要な定数は物質ごとに決まっており，これを計算すれば高圧下でダイヤモンドが安定なことも分かると思います．

ちなみに，私たちの生活している1気圧下ではダイヤモンドは不安定．ということは，今ここにあるダイヤモンドは，いずれただの真っ黒な炭素の塊（黒鉛）に変わってしまうんですよ．何万年，何十万年かかるかは分かりませんが．

No.1 回答者： doc_somday 回答日時： 2016/04/01 13:05

少し誤解がありますが、

１)ダイアモンドと黒鉛の標準生成エネルギーに差はほとんど無い、黒鉛が基準でゼロですが差は
あきれる程小さい。面倒なのでダイアモンドの標準生成エネルギーをネットで調べて下さい。
２)ダイアモンドは全ての結合がｓｐ3の共有結合ですが、黒鉛は全てがｓｐ2の共有結合とπ結合
で出来ており、π結合は弱く層になっており層間が滑ります、実際には水分子が必要で、
黒鉛は有名な固体潤滑物質ですが、宇宙空間では使えず、同じ層状化合物の硫化モリブデンを使います。