「金刚石石墨」金刚石石墨化学性质相似原因

2024-09-22 04:14:39 趣味生活 32阅读 回答者:小趴菜
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今天我们来看一下金刚石石墨,以下6个关于金刚石石墨的观点希望能帮助到您找到想要的百科知识。

本文目录

  • 石墨和金刚石的区别
  • 石墨和金刚石的区别
  • 金刚石与石墨是什么?
  • 石墨和金刚石都是由什么构成
  • 金刚石石墨的物理性质及用途
  • 金刚石与石墨的关系
  • 石墨和金刚石的区别

    石墨与金刚石都由碳原子构成,但是因为原子排列方式不同,导致很多物理性质有很大差异。石墨与金刚石有着原子排列方式、色态、硬度、导电性、密度、熔点的区别。

    1、原子排列方式不同:

    (1)、石墨:石墨是层状的结构,就一个片层而言,每1个碳原子会与其周围的3个碳原子通过强烈的相互作用紧密结合,“紧密结合”的两个碳原子之间的距离约为0.142nm。

    在石墨中层与层之间相距为0.335nm,由于距离比较大,碳原子的相互作用较弱,因此很容易沿着与层面平行的方向滑动、裂解,所以石墨很软、有滑腻感。

    (2)、金刚石:金刚石的结构模型是每个碳原子都与周围的4个碳原子通过强烈的相互作用紧密结合。“紧密结合”的两个碳原子之间的距离约为0.155nm,从而形成致密的三维结构,正是这种致密的结构,使得金刚石成为天然存在的最坚硬的物质。

    2、色态不同:

    (1)、石墨:深灰色、有金属光泽、细鳞片状固体。

    (2)、金刚石:无色 透明、正八面体形状的固体。

    3、硬度不同:

    (1)、石墨:最软的矿物质之一。

    (2)、金刚石:天然最硬的物质。

    4、导电性:

    (1)、石墨:导电良好。碳原子最外层有4个电子,在石墨的一个片层中,每个碳原子会与其周围的3个碳原子通过“共用电子对”形成强烈的相互作用(化学键),每个碳原子只有3个最外层电子参与这种“力”的形成,这样就会剩下1个自由电子。因为有大量自由电子存在,所以石墨能导电。

    (2)、金刚石:不导电。金刚石中每个碳原子与其周围的4个碳原子通过“共用电子对”形成强烈的相互作用,碳原子最外层的4个电子几乎都参与了这种“力”的形成,基本没有自由电子,所以基本不导电。

    5、密度:

    (1)、石墨:密度约为2.09–2.23g/cm³。

    (2)、金刚石:金刚石的密度大约是石墨的1.5倍左右,约为3.5-3.53g/cm³。

    6、熔点:

    (1)、石墨:熔点为3652℃。

    (2)、金刚石:熔点为3550℃。

    参考资料来源:新华网-金刚石和石墨有何不同

    石墨和金刚石的区别

      石墨和金刚石的区别:1、石墨是一种过渡型晶体,金刚石是典型的原子晶体。2、石墨具有金属光泽,是呈深灰色的细鳞片状固体。而金刚石是无色透明、正八面体形状的固体。3、石墨的密度约为2.09–2.23g/cm³,其熔点为3652℃。而金刚石的密度约为3.5-3.53g/cm³,其熔点为3550℃。4、石墨是粉末冶金和金属铸造成膜材料,而金刚石多用于地质钻头等。   1、结构不同:石墨是原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体。而金刚石结构分为等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石,在钻石晶体中,碳原子按四面体成键方式互相连接,组成无限的三维骨架,是典型的原子晶体。   2、色态硬度不同:石墨是呈深灰色、有金属光泽、细鳞片状固体,是最软的矿物质之一。而金刚石是无色透明、正八面体形状的固体,是天然最硬的物质。   3、密度熔点不同:石墨的密度约为2.09–2.23g/cm³,其熔点为3652℃。而金刚石的密度大约是石墨的1.5倍左右,约为3.5-3.53g/cm³,其熔点为3550℃。   4、用途不同:石墨用于粉末冶金和金属铸造成膜材料,将石墨粉加入到钢水中可以增加钢的碳含量,使高碳钢具有许多优异性能。而金刚石多用于地质钻头和石油钻头金刚石、拉丝模用金刚石、磨料用金刚石等。

    金刚石与石墨是什么?

    1796年,英国伦敦有一位化学家,别出心裁地燃烧钻石,闪光的宝石竟变成了二氧化碳气体!这使他获得了一个真理:金刚石是碳的化身。20世纪初,科学家们又证明石墨和碳是一家。从此证明了坚硬的金刚石与软、脆的石墨、木炭是“孪生兄弟”。

    人们总以为光彩夺目的金刚石最贵重,其实这是带杂质的金刚石。纯净的金刚石应该是无色透明的。金刚石比同体积的水重三倍半,又硬得出奇,可以用来刻划玻璃和制作钻机的钻头,开采石油。

    石墨是松软的、不透明的灰黑色细鳞片状的晶体,它同金刚石恰恰相反,是最软的矿物之一。把石墨和粘土混合,就可以用来做铅笔芯。掺的粘土越多,铅笔芯越硬。干电池中的碳精棒,也是它的一种“化身”。

    炭黑是极细的碳粉末,是比较纯粹的无定形碳。它在黑色的油墨里充当了颜料的“主角”。

    金刚石、石墨和炭黑有各自不同的外貌,却都是一种元素——碳构成的。科学家把这类由同种元素构成的不同性质的物质,叫做同素异形体。

    为什么由同一种碳原子组成的物质,外貌、性质却大不相同呢?科学家研究后,发现原来是由于原子的排列形式不一样引起的。金刚石结构中,每一个碳原子周围有四个碳原子,距离都是相等的,原子之间组成一个强有力的整体。而石墨内部的一个碳原子同相邻的四个原子间的距离是不相等的。离得较远的两原子之间的“拉力”较弱,容易断裂“分手”,这样,金刚石和石墨就出现了硬和软的不同“个性”。

    在化学王国里,同素异形的例子很多,磷、硫等都有同素异形现象。几种不同性状的单质,虽然它们都是由同种元素构成,但其中原子的排列形式是不同的。

    石墨和金刚石都是由什么构成

    金刚石和石墨都是由碳原子构成的。

    石墨和金刚石都属于碳单质,二者的化学式都是c,石墨结构中有共价键、分子键等,它们的化学性质基本相同。但金刚石和石墨却不是同种物质,它们是由相同元素碳构成的同素异型体。

    主要是因为他们的空间结构是不同的,石墨单质的各原子间构成正六边形的平面结构,呈片状,层与层之间有分子键,层之间容易滑动,所以石墨质软,深灰色,有金属光泽,手摸有滑腻感并留有深灰色痕迹。

    又因为正六边形结构稳定,所以石墨耐高温,因此石墨可以做高温润滑剂。石墨具有良好的耐高温、导电、导热、润滑、可塑及化学稳定性等性能。

    金刚石和石墨的结构特点

    金刚石是最为坚固的一种碳结构,其碳原子以晶体结构的形式排列,金刚石结构中的每个原子与相邻的4个原子形成正四面体。

    具有金刚石结构的晶体除了金刚石以外,还有硅、锗、α-锡等。金刚石的基本结构粒子是碳原子。每个碳原子都以sp3杂化轨道与四个碳原子形成共价单键,键长为1.55×10-10m,键角为109°28′,构成正四面体。

    石墨是元素碳的一种同素异形体,是原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体。晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键,每个碳原子与另外三个碳原子相联,六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环,伸展形成片层结构。

    金刚石石墨的物理性质及用途

    1、金刚石的物理性质:自然界中硬度最大的物质,并且无色透明。

    2、金刚石的用途: 科学家利用高温高压制成金刚石微粒,用于沙纸、钻探、研磨工具之上,可以用来切削和刻画其他物质。

    3、石墨的物理性质:耐高温性、 导电、导热性、润滑性、化学稳定性、可塑性、抗热震性。

    4、石墨的用途:可作铅笔芯、颜料、抛光剂;用于原子能工业和国防工业;作耐火材料;作导电材料;作耐磨润滑材料;作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料。

    金刚石与石墨的关系

    金刚石与石墨的关系是同素异形体。

    【扩展】

    同素异形体的定义:同种元素形成的性质不同的单质。石墨和金刚石都属于碳单质,他们的化学性质完全相同,但金刚石和石墨不是同种物质,它们是由相同元素构成的同素异型体。 所不同的是物理结构特征。

    二者的化学式都是C。

    石墨原子间构成正六边形是平面结构,呈片状。

    金刚石原子间是立体的正四面体结构。

    金刚石的熔点是3550℃,石墨的熔点是3652℃~3697℃(升华)。石墨熔点高于金刚石。

    从片层内部来看,石墨是原子晶体;从片层之间来看,石墨是分子晶体(总体说来,石墨应该是混合型晶体);而金刚石是原子晶体。石墨晶体的熔点反而高于金刚石,似乎不可思议,但石墨晶体片层内共价键的键长是1.42×10-10m,金刚石晶体内共价键的键长是1.55×10-10m。同为共价键,键长越小,键能越大,键越牢固,破坏它也就越难,也就需要提供更多的能量,故而熔点应该更高。 (主要就是石墨的原子晶体属性导致它的熔点变高)

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