دگرشکل یا آلوتروپ به شکل های گوناگونی گفته می شود که از یک عنصر در طبیعت یافت می شود. گرافیت و الماس دو آلوتروپ عنصر کربن هستند که ساختار و خواص متفاوتی دارند.
الماس: در الماس هر اتم کربن با چهار پیوند یگانه به چهار اتم کربن دیگر اتصال یافته است. اتم کربن در این حالت ساختاری چهار وجهی با زاویه ی پیوندی 109/5 دارد و هر چهار اتم کربن متصل به آن در چهار گوشه ی یک چهار وجهی قرار گرفته اند.
از این رو الماس یک شبکه ی به هم پیوسته از اتم های کربن است هر بلور الماس را میتوان یک مولکول غول آسا دانست که از اتصال میلیاردها اتم کربن ساخته شده است. موادی از این نوع را که در آن همه ی اتمها به وسیله ی پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل شده اند و شبکه ای دو یا سه بعدی ایجاد کرده اند جامدهای کووالانسی مینامند.
ویژگیهای الماس عبارتند از:
-1 الماس مانند تمام جامدهای کووالانسی دیگر، نقطه ی ذوب بسیار بالایی دارد زیرا باید بر تمام پیوندهای کووالانسی بین اتمهای کربن غلبه کنیم که این امر نیاز به گرمای زیادی دارد.
-2 الماس و به طور کلی تمام جامدهای کووالانسی، جامدهایی بسیار سخت هستند.
-3 الماس به دلیل شفاف و زیبا بودن و هم چنین عدم تمایل به واکنش پذیری، برای تهیه زینت آلات مورد استفاده قرار میگیرد. از سویی به دلیل سختی زیاد، الماس در تهیه ی نوک مته ها و ابزار برش کاربرد دارد.
گرافیت: گرافیت که دگرشکل دیگر کربن است برخلاف الماس، ماده ی بسیار نرمی است زیرا ساختاری لایه لایه دارد. در هر لایه، هر اتم کربن با سه پیوند و با آرایش سه ضلعی مسطح با زاویهی پیوندی 120 به سه اتم کربن دیگر متصل شده است. از اتصال شش اتم کربن، شش گوشه هایی ایجاد شده اند که از اتصال آنها به هم صفحهای مشبک به وجود میآید.از این رو گرافیت را نیز میتوان یک جامد کووالانسی دو بعدی در نظر گرفت. پیوندهای موجود در هر صفحه بسیار قوی هستند و از این رو هر صفحه را میتوان یک مولکول غول آسای ورقه ای در نظر گرفت.
اما این مولکولهای صفحه ای غول آسا به وسیله ی نیروی بین مولکولی ضعیف واندروالس (لوندون) روی هم قرار گرفته اند. از این رو به آسانی روی یکدیگر میلغزند.
مهمترین ویژگیهای گرافیت عبارتند از:
-1 گرافیت مانند فلزها رسانای جریان برق است . علت این است که در گرافیت، هر اتم کربن در لایه ی ظرفیت خود دارای چهار اوربیتال تک الکترونی است
در هر لایه، یک اتم کربن با سه پیوند یگانه به سه اتم کربن دیگر متصل است و اوربیتال تک الکترونی چهارم که عمود بر صفحه است با اوربیتال تک الکترونی چهارم کربن مجاور همپوشانی می کند (به صورت رزونانس) عامل اصلی رسانایی الکتریکی گرافیت همین اوربیتال های چهارم تک الکترونی هستند زیرا با وارد شدن یک الکترون به گرافیت، الکترون از سمت دیگر خارج میشود.
-2 گرافیت برخلاف الماس که جامدی سخت و شفاف است، جامدی سیاه و نرم و لغزنده است.
-3 از کاربردهای مهم گرافیت می توان به این موارد اشاره کرد: تولید مغز مداد، ساخت الکترود، روان کننده های صنعتی، ماسکهای شیمیایی، مواد بو گیر و …