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| 金剛石和石墨的化學(xué)成分都是碳 | |||||||||||
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金剛石和石墨的化學(xué)成分都是碳，稱“同素異形體”。從這種稱呼可以知道它們具有相同的“質(zhì)”，但“形”或“性”卻不同，且有天壤之別所不同的是物理結(jié)構(gòu)特征。
二者的化學(xué)式都是C。 石墨原子間構(gòu)成正六邊形是平面結(jié)構(gòu)，呈片狀。 金剛石原子間是立體的正四面體結(jié)構(gòu)金剛石的熔點(diǎn)是3550℃,石墨的熔點(diǎn)是3652℃～3697℃(升華)。石墨熔點(diǎn)高于金剛石。
從片層內(nèi)部來(lái)看，石墨是原子晶體；從片層之間來(lái)看,石墨是分子晶體(總體說(shuō)來(lái)，石墨應(yīng)該是混合型晶體)；而金剛石是原子晶體。石墨晶體的熔點(diǎn)反而高于金剛石,似乎不可思議，但石墨晶體片層內(nèi)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)是1.42×10－10m,金剛石晶體內(nèi)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)是1.55×10－10m。同為共價(jià)鍵，鍵長(zhǎng)越小,鍵能越大，鍵越牢固，破壞它也就越難,也就需要提供更多的能量，故而熔點(diǎn)應(yīng)該更高。 (主要就是石墨的原子晶體屬性導(dǎo)致它的熔點(diǎn)變高)
石墨是層狀結(jié)構(gòu)，碳原子是sp2雜化，形成正六邊形，每個(gè)層狀結(jié)構(gòu)就是這個(gè)六邊形構(gòu)成，層與層之間是范德法力，作用比較弱，然后碳原子還有一個(gè)電子空余，形成一個(gè)很大的π鍵，因此導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性很好。金剛石是共價(jià)晶體，碳原子是sp3雜化，形成正四面體結(jié)構(gòu)，很穩(wěn)定，因?yàn)樘荚佑砂藗€(gè)電子然后都是電子對(duì)，共價(jià)晶體。金剛石，俗稱鉆石，是一種由純碳組成的礦物，正八面體，沒(méi)有雜質(zhì)時(shí)，無(wú)色透明，是自然界中最堅(jiān)硬的物質(zhì)，素有“硬度之王”和寶石之王的美稱，非常珍貴且價(jià)值很高。在金剛石晶體內(nèi)部，每一個(gè)碳原子之間都是緊密結(jié)合的，它們相互支持和依賴，形成一種致密的三維結(jié)構(gòu)。正因這種致密的結(jié)構(gòu)，才使得金剛石具有最大的硬度。
石墨比較特殊，是屬于過(guò)渡型晶體，既有分子晶體又有原子晶體，而考慮同素異形體的穩(wěn)定性即考慮其單質(zhì)之間的鍵能，鍵能越小，越穩(wěn)定，鍵就越短，由于石墨比較特殊，是屬于過(guò)渡型晶體，既有分子晶體又有原子晶體。導(dǎo)致其CC鍵比金剛石短，所以更穩(wěn)定，不要誤以為金剛石堅(jiān)硬就更穩(wěn)定，這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的。這里的穩(wěn)定性是熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。
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