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。
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