塔六零石墨金剛石三種物質的物理性質是否相同是否相同原因是什麼由此可得出什

時間 2021-07-02 22:36:29

1樓:牧馬人七號

這三種是同素異形體。都是屬於碳元素。但是碳六零原子足球狀排列,非常緊密。而石墨排列非常鬆散。金剛石排列最為緊密,是自然界最堅固的東西,鑽石就是金剛石。

2樓:顏莫弋

碳有三種同素異形體,即金剛石、石墨和無定形碳。無定形碳有炭黑、木炭、焦炭、骨炭、活性炭等。統稱黑碳。

這三種同素異形體的物理性質差別很大。但在氧氣裡燃燒後的產物都是二氧化碳。

1.金剛石的晶體結構

金剛石是典型的原子晶體,在這種晶體中的基本結構粒子是碳原子。每個碳原子都以sp3雜化軌道與四個碳原子形成共價單鍵,鍵長為1.55×10-10 m,鍵角為109°28′,構成正四面體。

每個碳原子位於正四面體的中心,周圍四個碳原子位於四個頂點上,在空間構成連續的、堅固的骨架結構。因此,可以把整個晶體看成一個巨大的分子。由於c—c鍵的鍵能大(為347 kj/mol),價電子都參與了共價鍵的形成,使得晶體中沒有自由電子,所以金剛石是自然界中最堅硬的固體,熔點高達3 550 ℃,並且不導電。

2.石墨的晶體結構

石墨晶體是屬於混合鍵型的晶體。石墨中的碳原子用sp2雜化軌道與相鄰的三個碳原子以σ鍵結合,形成正六角形蜂巢狀的平面層狀結構,而每個碳原子還有一個2p軌道,其中有一個2p電子。這些p軌道又都互相平行,並垂直於碳原子sp2雜化軌道構成的平面,形成了大π鍵。

因而這些π電子可以在整個碳原子平面上活動,類似金屬鍵的性質。而平面結構的層與層之間則依靠分子間作用力(範德華力)結合起來,形成石墨晶體.石墨有金屬光澤,在層平面方向有很好的導電性質。

由於層間的分子間作用力弱,因此石墨晶體的層與層之間容易滑動,工業上用石墨作固體潤滑劑。

3.無定形碳

所謂無定形碳是指其內部結構而言。實際上它們的內部結構並不是真正的無定形體,而是具有和石墨一樣結構的晶體,只是由碳原子六角形環狀平面形成的層狀結構零亂而不規則,晶體形成有缺陷,而且晶粒微小,含有少量雜質。

無定形碳包括:

炭黑 木炭 焦炭 活性炭 骨炭 糖炭

無定形碳跟少量砂子、氧化鐵催化劑混合,在約3500℃中加熱,使產生的碳蒸氣凝聚,可得人造石墨。

金剛石是由碳原子以共價鍵連線形成的正“四面體空間網狀結構”的“原子晶體”,石墨是一種“層狀結構”的“過渡型晶體”:層內碳原子以共價鍵結合形成正六邊形網狀結構,層與層之間距離較大,相當於分子間力的作用;金剛石是硬度最大的物質、不能導電,而石墨的硬度較小、層之間可以相對滑動、導電性好,化學性質較金剛石活潑。足球烯是一個較為前沿的物質,它是由若干個碳原子相互結合成為類似足球狀的分子,所以它屬於分子晶體。

而一般來說分子晶體較原子晶體和過渡性晶體的熔沸點更低。

同一種元素形成的多種單質互為同素異形體。金剛石和石墨是碳的同素異形體。金剛石是由碳原子以共價鍵連線形成的正“四面體空間網狀結構”的“原子晶體”,石墨是一種“層狀結構”的“過渡型晶體”:

層內碳原子以共價鍵結合形成正六邊形網狀結構,層與層之間距離較大,相當於分子間力的作用;金剛石是硬度最大的物質、不能導電,而石墨的硬度較小、層之間可以相對滑動、導電性好,化學性質較金剛石活潑。足球烯是一個較為前沿的物質,它是由若干個碳原子相互結合成為類似足球狀的分子,所以它屬於分子晶體。而一般來說分子晶體較原子晶體和過渡性晶體的熔沸點更低。