
Arabic: 
الماسة التي في هذا الخاتم
يمكنها أن تخدش أي مادة في العالم.
إنها المادة الطبيعية الأصلب على كوكب الأرض.
ولكنها مجرد كربون، وهو المادة ذاتها
التي يتكون منها الغرافيت في قلم الرصاص هذا،
وهو لّين جًدا درجة أن الغرض منه
هو أن يترك أثًرا على المواد التي يحتك بها.
الذرات تنتمي إلى العنصر ذاته
وكلها مرتبطة ببعضها بعًضا بروابط تساهمية.
فما هو الفرق؟
الجواب هو أن ذراتهما مرتبة بطرق مختلفة
وُتشكل شبكات ذرية مختلفة،
وعليه فإنها مواد صلبة شبكية مختلفة.
نحن في الكيمياء ُنصنف الشبكات إلى فئات متنوعة
لأن كل نوع من الشبكات له خصائص تجعله مفيًدا
لشتى أنواع التطبيقات النافعة.
يمكن صنع سلسلة من الجزيئات المتماثلة،
كل جزيء فيها متصل من الطرفين.
الجلايكوجين، وهو مجرد سلسلة
من جزيئات الجلوكوز،
هو أكبر من الجلوكوز ولكنه ليس متينًا جًدا.
الجسيمات المرتبة على شكل صفائح
كالبروتينات التي يتكون منها الحرير
هي شبكة من نوع أكثر تعقيًدا،
لأن الجسيمات مرتبطة من جميع الجوانب،

English: 
The diamond in this ring will cut into any
substance on Earth.
It's the hardest, natural material on the
planet.
But it's just carbon, the same element that
makes up the graphite in this pencil lead,
which is so soft, that it's intended purpose
is to rub off on stuff.
The atoms are all of the same element and
they're all bonded together with covalent bonds,
so what's the difference?
Well the atoms are arranged differently, they form different atomic networks and therefore, different network solids.
In chemistry we place networks in various
categories
because each type of network has characteristics that make them useful for all sorts of handy applications.
You can have a chain of identical molecules,
each molecule is connected on two sides.
So glycogen which is just a chain of glucose
molecules is bigger than glucose
but it's not super durable as substances go.
A sheet of particles like the proteins that make up silk is a more sophisticated kind of network
because the particles are connected on all
sides,

English: 
but its connections are still two-dimensional
so it's only stronger in those directions.
Now, you can stack sheets on top of each other in order to build a network into the third dimension,
but then the sheets just slide around on each
other
and they're not much more useful or durable
than they were before.
A truly three-dimensional network branches
out in multiple directions,
forming covalent bonds in a structure that resist forces much better than a chain or a sheet of the same material.
So in the most basic sense, the way atoms and molecules bond to form network is what make many materials what they are.
It explains why diamond is so hard while graphite
is so soft
and how the main ingredient in sand can also be made into the silicon wafers that make our electronics.
It's also the key to how we can turn this,
into this.
Though before you send the kiss off email
to your student loan officer,
I should warn you that you won't be able to
do that at home.
[Theme Music]
Network solids are one of the three types
of atomic solid we've talked about,

Arabic: 
ولكن روابطها ما تزال ثنائية البعد
وعليه فإنها قوية فقط في ذين الاتجاهين.
يمكننا تكديس الصفائح فوق بعضها البعض
من أجل بناء شبكة في البعد الثالث،
ولكن الصفائح آنذاك ستنزلق فوق بعضها بعًضا
ولن تكون أكثر فائدة أو متانة
مما كانت عليه سابًقا.
أما الشبكة ثلاثية الأبعاد بحّق
فتتفرع في اتجاهات متعددة
مشكلة روابط تساهمية
في بنية تقاوم القوى العاملة عليها
على نحو أفضل كثيًرا من السلاسل أو الصفائح
المصنوعة من المادة ذاتها.
لذا، فإن الطرق التي ترتبط بها
الذرات والجزيئات لتشكيل الشبكات
هي ما تمد الكثير من المواد بخصائصها.
فهي تفسر صلابة الماس وليونة الغرافيت
وكيف أن المكّون الرئيسي في الرمل
يمكن أيًضا تحويله إلى رقائق السيليكون
التي ُتصنع منها الإلكترونيات.
كما أنها أساس قدرتنا على تحويل هذا إلى هذا.
ولكن قبل أن تبعث رسالة إلكترونية مهينة
إلى مسؤول قرضك التعليمي
ينبغي لي أن أحذرك
من أنك لن تستطيع فعل ذلك في منزلك.
"مقدمة"
المواد الصلبة الشبكية هي إحدى أنواع المواد
الصلبة الذرية الثلاثة التي تحدثنا عنها سابًقا،

English: 
materials that are made of individual atoms
rather than molecules or ions.
The cool and special thing about network solid is that the atoms exist in, you guessed it, a network structure,
that is each atoms is linked to several others
in various directions.
Like all networks, this makes the arrangement
both strong and stable.
It also provide some other properties that
may surprise you.
If you've seen our episode on atomic orbitals you know the way the electron in a chemical bond orient themselves,
that is the way the orbitals hybridize, has
a big effect on the properties of a substance.
If water's orbitals hybridize differently for example, it might not be polar and life as we know it wouldn't be possible.
It's the same with network solids. Orbitals
and their hybridizations make a huge difference.
Thankfully though, orbitals can't be different. They are the way they are because of the laws of physics.
So first, let's look at carbon. Pure carbon
can bond with itself in two different ways.
In the first scenario, the outer electrons of each atom are arranged into SP2 hybridized orbitals
with two other atoms for a total of three
lobes in a flat trigonal arrangement.

Arabic: 
وهي مواد تتألف من ذرات منفردة
بدًلا من جزيئات أو أيونات.
الأمر الجميل والمميز في المواد الصلبة الشبكية
هو أن الذرات تكون منتظمة في بنية شبكية.
أي أن كل ذرة تتصل
بعدة ذرات أخرى باتجاهات مختلفة.
وكما هو شأن جميع الشبكات فإن هذا الترتيب
يجعل البنية قوية ومستقرة على حد سواء،
كما أنه يوفر خصائص أخرى قد تفاجئكم.
إذا شاهدتم حلقتنا عن المدارات الذرية
فأنتم تعرفون أن توّجه الإلكترونات
في الرابطة الكيميائية،
أي الطريقة التي تتهجن بها المدارات،
له تأثير كبير على خواص المادة.
فإذا تهجنت مدارات الماء
على نحو مختلف على سبيل المثال فقد يفقد قطبّيته
وعندها ستصبح الحياة مستحيلة.
الأمر ذاته ينسحب على المواد الصلبة الشبكية،
فالمدارات وطرق تهّجنها ُتشّكل فرًقا كبيًرا.
ولكن لحسن الحظ
لا يمكن للمدارات أن تسلك سلوًكا مختلًفا،
فهي محكومة بقوانين الفيزياء.
لذا، أوًلا، دعونا نلقي نظرة إلى الكربون.
يمكن للكربون الصرف أن يرتبط بنفسه
بطريقتين مختلفتين.
في السيناريو الأول،
تترتب الإلكترونات الخارجية لكل ذرة
في مدارات SP2 مهجنة مع ذرتين أخريين،
لُتشّكل ما مجموعه ثلاث فلقات
في ترتيب مستو ثلاثي الزوايا.

Arabic: 
هذا يخلق صفيحة ذات بنية سداسية
وُيخّلف مدار P غير مهجن على كل ذرة.
ُتشكل هذه المدارات روابط باي
تندمج لُتشّكل شبكة واسعة خاصة بها،
وهذا يمنح البنية قوتها الحقيقية.
أنتم تعرفون شبكة الكربون هذه
باسمها المتداول، ألا وهو الغرافيت.
روابط باي داخل كل صفيحة قوية للغاية
وذلك يتيح للغرافيت تحّمل الكثير من الضغط
ولكن فقط على المستوى المسّطح
كما هو الحال في أي بناء صفيحي.
فما يحافظ على تماسك الصفائح ببعضها بعًضا
هو قوى فاْن ِدر فاْلس ضعيفة فقط،
والتي بدورها تسمح للصفائح
بالانزلاق فوق بعضها البعض
بحيث يمكن إزالتها بسهولة طبقة تلو الأخرى.
ولهذا فإن الغرافيت ممتاز للكتابة.
عندما نستخدم قلم رصاص فإن طبقات الغرافيت
تنتقل إلى الورقة واحدة تلو الأخرى.
تلك البنية الصفيحية المنزلقة
تجعل الغرافيت أيًضا مادة تشحيم ممتازة،
حيث يمكنها التفكك
لتتحول إلى مسحوق ناعم جًدا من صفيحات زلقة
يمكن لأي مادة تقريًبا الانزلاق فوقها بسهولة.
وهو السبب وراء كونها مادة ممتازة
لتشحيم الأقفال العالقة.
ولأن الإلكترونات
التي تشكل روابط باي في الغرافيت
قادرة على الانتقال من ذرة إلى أخرى
فإن الغرافيت هو أيًضا مادة موصلة للكهرباء.

English: 
This creates a sheet with a hexagonal structure and with one unhybridized P orbital left on each atom.
These orbitals form pi bonds that merge into
an extensive network on their own
and this gives the structure its real strength.
You know this carbon network by its street
name, graphite.
The pi bonds within each sheet is really strong which allows graphite to withstand a lot of pressure.
But as with any sheet-like formation, only
in two dimensions.
The sheets are only held to other sheets with
really weak van der Waals forces.
They allow the sheets to slide on top of each other so they can easily be removed layer by layer.
That's why graphite is so fantastic for writing
with.
When you use a pencil, layer after layer of
graphite is being transferred to the paper.
That slipping sheet structure also makes graphite
an excellent lubricant.
It can break down into an extremely fine powder of slippery platelets that almost any substance can slide easily over.
Which is why it's great for things like sticky
locks.
And because the electrons that form the pi bonds in the graphite are able to move from one atom to another,
graphite also conducts electricity.

Arabic: 
ستلاحظون أن معظم خواص الغرافيت
لا يشترك بها نوع الشبكة الآخر
الذي يمكن تشكيله من الكربون، ألا وهو الماس.
فمع أن الغرافيت الموجود في أقلام الرصاص
يتكون من المادة ذاتها التي يتألف منها الماس،
أي ذرات الكربون الصرف،
إلا أنهما يختلفان عن أحدهما الآخر
من جميع النواحي تقريًبا،
وجميع هذه الاختلافات
تعود إلى طرق ارتباط ذراتهما.
في حالة الماس تنتظم الإلكترونات المرتبطة
في كل ذرة في مدارات SP3،
على شكل أربعة فصوص
متباعدة عن بعضها بعًضا قدر الإمكان.
مجدًدا، هذه معلومات ينبغي
أن تكونوا قد استخلصتموها من حلقة المدارات.
كل فص في تلك البنية رباعية الأسطح
يتداخل ويرتبط بفص آخر في ذرة كربون مجاورة
لينشأ عن ذلك شبكة كربون متماثلة كلًيا
وثلاثية الأبعاد في جميع الاتجاهات.
لذا، فإن أي ضغط ترزح له هذه الشبكة
سيواجه مقاومة من ذرات متعددة وروابط متعددة.
هذا الثبات هو ما يجعل الماس صلًبا للغاية.
ولكن الجانب السلبي هو أن هذه البنية الصلدة
تجعل الماس هًشا للغاية أيًضا،
أي أنه ينكسر قبل أن ينثني.
وكما هو شأن كل مادة صلبة بلورية
فإن الماس ينكسر على طول خط التحام الذرات
والذي ُيسمى مستوى الانشقاق.

English: 
Most of the properties of graphite, you'll notice, don't apply to the other type of network that carbon can form, diamond.
Even though the graphite in the pencil is made of the exact same thing as diamond, pure carbon atoms,
they're different from each other in almost
every possible way.
And all of these differences are simply because
of the way their atoms are bonded.
In diamond, the bonding electrons in each
atom are arranged in SP3 orbitals.
Four lobes that are as far away from each
other as possible.
Again, information you should have in you
from the orbital episode.
Each lobe in that tetrahedral structure overlaps
and bonds with one on an adjacent carbon atom
creating a totally uniform, three dimensional
network of carbon in every direction.
So any stress on this network will be resisted
by multiple atoms and multiple bonds.
This stability is what makes diamonds so famously,
incredibly hard.
But the downside is that this rigid structure
also makes them quite brittle.
In other words, they break before they bend.

English: 
And like any crystal and solid they tend to break along the seam between atoms called a cleavage plane.
And these are the places that the diamond
cutters attack first.
And here's another way that the diamond's network structure makes it totally different from graphite.
Diamonds are electrical insulators, not conductors.
This is because the carbon atoms in diamonds
share sigma bonds, not pi bonds,
which doesn't allow the electrons much freedom
of movement.
And if an electron can't move around, it can't be used to transfer energy in the form of electricity or anything else.
But even though diamond is terrible at conducting
electricity,
both graphite and diamond are good conductors
of heat.
That's because of the strength of their covalent
bonds.
These type bonds require that when one atom
vibrates, all the atoms around it vibrate
in exactly the same way.
So when thermal energy increases in one region, it spreads quickly throughout the diamond or graphite.
Even though there is some space between the
sheets of graphite,
the structure of the sheets is so rigid that the vibrations transfer through the whole mass.
And as you may have guessed, diamond conducts
heat even better than graphite
because each atom spreads that energy in three
directions rather than two.
Graphite has another interesting response
to heat.

Arabic: 
وهذه هي المناطق التي يبدأ عندها
حرفيو صياغة الماس بالقص.
وإليكم جانًبا آخر من جوانب اختلاف الماس
عن الغرافيت اختلاًفا تاًما بسبب بنيته الشبكية،
فالماس عازل كهربائي وليس موصًلا.
وهذا لأن ذرات الكربون في الماس
تتشارك روابط سيغما وليس روابط باي،
وهي لا توفر للإلكترونات حرية حركة كبيرة.
وإذا لم تستطع الإلكترونات التحرك
لن يكون بالإمكان استخدامها لنقل الطاقة
على شكل كهرباء أو أي شكل آخر.
ولكن مع أن الماس سيء للغاية في توصيل الكهرباء
إلا أن الغرافيت والماس
كلاهما موصل جيد للحرارة.
ويعود السبب في ذلك
إلى قوة روابطهما التساهمية.
هذا النوع من الروابط
يقتضي أنه عندما تهتز إحدى الذرات
فإن جميع الذرات من حولها
ستهتز على النحو ذاته تماًما.
لذا، عندما تزداد الطاقة الحرارية في منطقة ما
فإنها تنتشر بسرعة
في أرجاء الماسة أو قطعة الغرافيت.
ومع أن ثمة حيز يفصل صفائح الغرافيت،
إلا أن بنية الصفيحة صماء للغاية درجة
أن الاهتزازات تنتقل في أرجاء الكتلة كلها.
وكما حزرتم حتًما، فإن الماس يوصل
الحرارة على نحو أفضل حتى من الغرافيت،
لأن كل ذرة تنشر تلك الطاقة
في ثلاثة اتجاهات بدًلا من اثنين.
للغرافيت استجابة أخرى مثيرة للاهتمام للحرارة،
فعند تسخينه إلى درجات عالية جًدا
تقارب الـ3000 درجة مئوية

Arabic: 
وتعريضه لمستويات ضغط قصوى
تقارب الـ15 مليون كيلو باسكال
فإن ذراته تعيد ترتيب نفسها لتتحول من صفائح
ثنائية الأبعاد إلى شبكة ثلاثية الأبعاد.
هذا الضغط
يعادل تقريًبا 15 طن للسنتيمتر المربع،
أي ما يعادل خمس فيلة
تقف على كعب حذاء رفيع.
حيث توفر الحرارة الهائلة
الطاقة اللازمة لتفكيك وإعادة تشكيل الروابط
والتي بدورها تتيح للذرات إعادة ترتيب نفسها
لتخفيف وطأة ذلك الضغط.
وتلك يا أصدقائي
هي طريقة تحويل الغرافيت الشائع إلى ألماس.
لذا، كلا، لا يمكنك القيام بذلك في منازلكم.
لكن كما هو الحال في حياتنا الشخصية
فإن ما قد يبدو لنا على أنه ضغط مفرط
يمكن أن ينتهي به المطاف إلى إحداث تغييرات
ترّسخ الثبات على المدى الطويل.
يبدو هذا غريًبا بعض الشيء
ولكن التفاعل العكسي،
أي تحويل الماس إلى غرافيت، هو أصعب بكثير
درجة أنه المستحيل أن يحدث في الطبيعة،
على الأقل في كوكبنا هذا.
فمع أنه من الممكن في تلك الظروف
المتسمة بالسخونة الشديدة والضغط الهائل
كسر الروابط التساهمية في الغرافيت،
إلا أن طاقة التنشيط اللازمة
لكسر تلك الروابط في الماس

English: 
When it's heated to very high temperatures, around 3000 degrees Celsius, and placed under extreme pressure,
about 15 million kPa, the atoms rearrange themselves from a two dimensional sheet network into a 3D network.
Now that's roughly the amount of pressure
of 15 metric tons on one square centimeter.
Basically five elephants sitting on the heel
of a high-heeled shoe.
That tremendous heat provides energy for the
breaking and reforming of bonds,
which allows the atoms to reorganize themselves
to relieve all of that pressure.
And that my friends is how you can turn common
graphite into diamonds.
So no, you cannot do that at home.
But just like with you and me sometimes what
seems like an excessive amount of pressure
can end up forcing changes that stabilize
things in the long run.
Now it seems kinda odd but the opposite reaction, diamonds turning into graphite, is even more difficult.
So much so that it's functionally impossible for it to happen naturally. At least on this planet.
Even though it is possible under those incredibly
hot elephants on heel circumstances to break
the covalent bonds in graphite,
the activation energy required to break those
bonds in diamond is so high

English: 
that the rate of its breakdown is essentially
zero for all earthly purposes.
The similarities and especially the differences
between diamonds and graphite
are an amazing display of the power of chemistry.
Even though they're both made of the exact
same material,
the mere difference in the nature and arrangement of their chemical bonds completely changes their physical
and chemical and electrical characteristics.
Also, one is pretty and one is pencil lead.
They explain why diamond can be used to cut
through glass and drill through rock,
while graphite is soft enough to write and
lubricate with.
And yes, diamonds are more valuable,
but you could argue that graphite with its
easily erasable mass producible pencils
might have done more good for the world.
The pencil is maybe mightier than the diamond.
Thank you for watching this episode of Crash
Course Chemistry, by the way.
If you paid attention, you learned that networks lend strength and widely distributed stability to network solids.
You learned that both diamonds and graphite are network solids made up of pure carbon atoms
but that the arrangement of those atoms in 2 and 3 dimensions respectively give them completely different properties.
This episode of Crash Course was written by
Edi Gonzales, edited by Blake de Pastino.

Arabic: 
كبيرة جًدا درجة أن معدل ذلك الانكسار
يقارب الصفر على كوكب الأرض.
أوجه التشابه وأوجه الاختلاف بشكل خاص
بين الماس والغرافيت
هي عرض مذهل لقوة الكيمياء،
فبالرغم من أن كلاهما مصنوع من المادة ذاتها،
إلا أن مجرد الاختلاف
في طبيعة وترتيب روابطهما الكيميائية
يغير خواصهما الفيزيائية
والكيميائية والكهربائية تماًما.
كما أن أحدهما جميل
والآخر ُيستخدم في صناعة أقلام الرصاص.
هذه الاختلافات تفسر سبب إمكانية استخدام الماس
في قص الزجاج أو حفر الصخر
في حين أن الغرافيت
لّين كفاية لاستخدامه في الكتابة والتشحيم.
وأقر بأن الماس أثمن من الغرافيت،
ولكن يمكن القول إن الغرافيت وأقلام الرصاص
سهلة المحي والإنتاج على نطاق واسع
قد جلبت للعالم منافع أكبر.
فلعل قلم الرصاص أقوى من الماس.
بالمناسبة، شكًرا لمشاهدتكم هذه الحلقة
من Crash Course Chemistry.
إن كنتم منتبهين
فقد تعلمتم أن الشبكات تضفي القوة
والاستقرار واسع النطاق
على المواد الصلبة الشبكية،
وأن كًلا من الماس والغرافيت هما مادتان صلبتان
شبكيتان تتألفان من ذرات الكربون الصرف
وأن ترتيب تلك الذرات
في البعدين الثنائي والثلاثي على التوالي
هو ما يمنحهما خواصهما المختلفة اختلاًفا كبيًرا.
هذه الحلقة من Crash Course
من تأليف إدي غونزاليز وتنقيح بلايك ديباستينو.

English: 
Our chemistry consultant is Dr. Heiko Langner.
It is filmed, edited, and directed by Nicholas Jenkins.
The script supervisor was Michael Aranda,
who is also our sound designer,
and our graphics team, of course, is Thought
Café.

Arabic: 
مستشارنا لشؤون الكيمياء هو د. هايكو لانغنر.
الحلقة من تصوير ومونتاج وإخراج نيكولاس جنكنز.
أشرف على النص مايكل أراندا
وهو أيًضا مصمم الأصوات
وفريق الرسومات الغرافيكية
هو بالطبع Thought Cafe.
