Elmas neden elektriği iletmez? Sorusunun cevabı band modeli ile açıklanabilir.

Elektrik ve ısı iletimi elektron hareketiyle gerçekleşir. Bu hareketin gerçekleşmesi için ya yarı dolu değerlik bandı ya da iletim bandıyla değerlik bandının çok yakın olması gerekir.

Eğer bir maddenin değerlik bandı tam dolu ve iletim bandıyla arasındaki enerji farkı çok yüksek ise yalıtkan özellik gösterir.

Band modeline göre iletkenlik için değerlik bandı ve iletim bandlarının enerjileri yeterince yakın olmalıdır. Uzak olması durumunda yalıtkan bir özellik görülür. Elmasta C atomları sp3 hibritleşmesi yapar ve değerlik bandı ile iletim bandı arasındaki enerji farkı yüksektir bu nedenle elmas elektriği iletemez.

Peki ya grafit?

Biz biliyoruz ki elmas ve grafit her ikisi de karbondan oluşur. Aralarındaki fark ise karbon atomlarının bağlanma şekli ve dizilim… Yani bu iki madde allotrop… İşte bu bağlanma farkından dolayı grafit iletken özellik gösterebiliyor. Grafitte karbon atomları sp2 hibritleşmesi yapar ve burada oluşan pi bağları değerlik bandı ile iletim bandı arasında köprü görevi görerek elektronların taşınmasına olanak tanır. Elektrik iletkenliği için temel şartımız elektronların taşına bilme kabiliyetinin olmasıydı. İşte sp2 hibritleşmesi buna imkan verir ve grafit elektrik akımını iletir.

Unutmayın kalem uçları grafittir!..

Elmas ile Grafit arasındaki farklar ve ortak özellikler nelerdir?