石墨和金刚石都是由碳元素组成的单质,为什么物理性质会出现很大的差异?如题

Question

石墨和金刚石都是由碳元素组成的单质,为什么物理性质会出现很大的差异?
如题

Answer 1

金刚石和石墨的异同点：

石墨

　　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,他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.

　　上图是石墨层状晶体结构

金刚石

　　金刚石也是碳单质,和石墨的化学性质基本相同,但物理性质却不相同.金刚石的碳原子间是立体的正四面体结构,呈金字塔形结构,整体上呈正八面体形状的晶体,结构很稳固,这也就导致了金刚石的硬度很高.此外金刚石几乎不导电,是天然存在的最硬物质,它的导热性很差,熔点很高,且无色透明.

上图是金刚石的晶体结构

石墨和金刚石的用途：

石墨用途： 

　　在冶金工业中,用于制造石墨坩埚和翻砂铸模面的涂料和炼钢炉衬里和保护渣等；

　　电气工业方面,做电极、电刷、电池正极导电材料、碳管等；

　　在化学工业中,做耐酸碱制品和化肥工业用的催化剂材料以及耐高温、高压密封件等；

　　此外,还可做润滑剂、防腐油漆、颜料、铅笔芯、火药、原子能反应堆中的中子减速剂及宇航工业中的抗腐剂等.

常见的石墨用具：

   ①铅笔芯

    ②石墨润滑剂

    ③高纯石墨电极棒

金刚石用途：

       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、修整器用金刚石、玻璃刀用金刚石、硬度计压头用金刚石、工艺品用金刚石.若涂在音响纸盆上,音箱音质会大为改善.此外,经过打磨的金刚石就成为供欣赏的钻石饰品,钻石由于折射率高,在灯光下显得闪闪生辉,成为女士最爱的宝石.巨型的美钻可以价值连城.

常见的金刚石用具：

    ①钻石

    ②金刚石刀具

    ③金刚石锉刀