石墨和金刚石的结构
- 金刚石和石墨是同素异形体碳的巨大的共价结构
- 这两种物质都只含有碳原子,但由于成键方式的不同,它们在物理上完全不同
- 巨大的共价结构包含数十亿个非金属原子,每个原子通过共价键连接到相邻的原子,形成一个巨大的晶格结构
钻石
- 在钻石中,每个碳原子与其他四个碳原子成键,形成碳原子四面体
- 所有共价键都是一样的,非常强,没有分子间作用力
显示金刚石结构和键合排列的图表
石墨
- 石墨中的每个碳原子都成键三个其他的形成层的六边形,每个碳原子留下一个自由电子,成为离域电子
- 层内的共价键非常强,但层间相互吸引的共价键很弱分子间作用力
石墨的结构和键合
石墨和金刚石的用途
金刚石的性质
- 金刚石具有以下物理特性:
- 它不导电
- 它的熔点很高
- 它非常坚硬和密集
- 碳的所有外层电子都被束缚在每个碳原子周围的四个共价键中,因此没有自由移动的带电粒子来携带电流,因此它不能导电
- 四个共价键非常强,在一个巨大的晶格中延伸,因此需要大量的热能来打破晶格,因此它有很高的熔点
- 金刚石的硬度使它在需要极其坚韧的材料时非常有用
- 钻石用于珠宝由于其闪闪发光的外观和切割工具因为它是如此坚硬的材料
- 用于切割砖块和混凝土的圆盘切割边缘镶有钻石
- 重型钻头和工装设备也都是镶钻的
考试技巧
钻石是最坚硬的天然矿物,但它绝不是最强的。学生经常混淆硬与强大的思想,是软弱的反面。钻石很硬,但很脆——也就是说,用锤子很容易就能把它们砸碎。说一种材料难的反义词是形容它为软.
石墨的性质
- 每个碳原子都成键三个其他的形成层六边形,每个碳原子留下一个自由电子
- 这些自由(离域)电子存在在之间的石墨层可以在结构中自由移动并携带电荷,因此石墨可以导电
- 层内的共价键非常牢固但是层与层之间是通过微弱的力量因此,只有层层才能做到幻灯片互相制造石墨湿滑的而且光滑的
- 石墨:
- 导电
- 熔点很高
- 柔软光滑,密度小于钻石
- 石墨用于铅笔作为一个工业企业润滑剂在发动机和锁上
- 它也被用来使非反应性电极为电解
考试技巧
不要把铅笔芯和金属芯混为一谈——它们毫无共同之处。铅笔芯实际上是石墨,历史研究表明,在过去,铅矿工人有时会混淆方铅矿(硫化铅)和石墨;由于这两种矿物质看起来很相似,他们把这两种矿物质都称为“铅”。石墨这个词来源于拉丁语“grapho”,意思是“我写”,所以它是一种很好的矿物!