🔬 오늘의 과학

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Day 345 — 순도

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다이아몬드는 왜 그렇게 단단할까?

💬 짧은 답

탄소 원자 하나가 주변 4개의 탄소와 강력한 공유결합으로 연결된 3D 격자 구조 때문이야. 같은 탄소인 연필심(흑연)과 구조만 달라!

🔍더 깊이 알아보기

다이아몬드와 연필심(흑연)은 둘 다 순수한 탄소(C)야. 같은 원소인데 경도가 완전히 다른 이유는 원자 배열 때문이야. 다이아몬드: 탄소 원자 하나가 주변 4개의 탄소와 정사면체 구조로 결합해. 모든 방향으로 균일하게 강한 공유결합이 이어져. 마치 3D 피라미드가 무한히 반복되는 구조야. 흑연: 탄소가 평면으로 벌집처럼 연결된 '층'을 형성해. 층 안에서는 강하지만, 층과 층 사이는 약한 반데르발스 힘으로만 연결돼. 그래서 종이에 쉽게 묻어나 글씨를 쓸 수 있어. 다이아몬드는 모스 경도 10(최고)이야. 다이아몬드를 자를 수 있는 건 다이아몬드뿐이야! 지하 150km, 압력 5만 기압, 온도 1,000°C 이상에서 수억 년에 걸쳐 만들어져.

🤯이건 진짜 놀라워

2004년 독일 과학자들이 다이아몬드보다 단단한 물질을 발견했어! '롱스데일라이트'라는 육각형 다이아몬드 구조인데, 운석 충돌 시 순간적으로 만들어져. 이론상 다이아몬드보다 58% 더 단단해. 그리고 목성과 토성에서는 다이아몬드 비가 내릴 수 있다는 연구 결과도 있어!

🧪미션! - 오늘의 실험

연필로 종이에 글씨를 써봐. 연필심이 종이에 묻어나지? 이건 흑연의 층이 미끄러져 나오는 거야. 같은 탄소인데 구조만 달라도 이렇게 달라져! 레고 블록으로 2D 평면(흑연)과 3D 입체(다이아몬드) 구조를 만들어 비교해봐.

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