冷知識(shí)：金剛石和石墨有何不同？

冷知識(shí)：金剛石和石墨有何不同？
提起鉆石，你可能會(huì)想到光芒耀眼、閃耀耀眼的精巧飾品，以及它昂貴的價(jià)格；

提起石墨，你可能會(huì)想到黑乎乎、滑膩膩的碳棒。

純凈的金剛石是無(wú)色通明、正八面體形狀的固體；石墨是一種深灰色有金屬光澤而不通明的細(xì)鱗片狀固體。石墨很軟，在紙上畫過(guò)可留下痕跡，有滑膩感。

金剛石和石墨“形”或“性”有著大相徑庭，但它們具有相同的“質(zhì)”，它們是一對(duì)“孿生”兄弟，都由碳元素組成，被稱“同素異形體”。


金剛石

金剛石能夠用來(lái)切開(kāi)玻璃、做鉆頭，由于它的硬度很大；石墨能夠用來(lái)做鉛筆芯、潤(rùn)滑劑，這是由于它很軟、有滑膩感。依照莫氏硬度規(guī)范，金剛石為最高級(jí)。

金剛石是自然界中天然存在的最堅(jiān)固的物質(zhì)。金剛石和石墨相同由碳原子構(gòu)成，金剛石為什么會(huì)如此的堅(jiān)固，這取決于它的分子結(jié)構(gòu)。

下圖是金剛石的結(jié)構(gòu)模型。每個(gè)碳原子都與周圍的4個(gè)碳原子經(jīng)過(guò)激烈的相互作用緊密結(jié)合。

“緊密結(jié)合”的兩個(gè)碳原子之間的間隔約為0.155nm，然后構(gòu)成細(xì)密的三維結(jié)構(gòu)，正是這種細(xì)密的結(jié)構(gòu)，使得金剛石成為天然存在的最堅(jiān)固的物質(zhì)。

金剛石的結(jié)構(gòu)模型

而石墨是層狀的結(jié)構(gòu)，就一個(gè)片層而言，每1個(gè)碳原子會(huì)與其周圍的3個(gè)碳原子經(jīng)過(guò)激烈的相互作用緊密結(jié)合，“緊密結(jié)合”的兩個(gè)碳原子之間的間隔約為0.142nm。

石墨

在石墨中層與層之間相距為0.335nm，由于間隔比較大，碳原子的相互作用較弱，因而很容易沿著與層面平行的方向滑動(dòng)、裂解，所以石墨很軟、有滑膩感。



金剛石和石墨比較，結(jié)構(gòu)更為細(xì)密。金剛石的密度大約是石墨的1.5倍左右（金剛石的密度約為3.5-3.53g/cm3，石墨的密度約為2.09–2.23g/cm3）。

碳原子經(jīng)過(guò)激烈的相互作用（化學(xué)鍵）緊密結(jié)合時(shí)，原子間的間隔越小，相互作用越強(qiáng)。

在石墨的一個(gè)片層中，碳原子間的間隔比金剛石小，相互作用更強(qiáng)，更難被損壞，所以石墨的熔點(diǎn)更高。

如下表所示，金剛石和石墨的熔點(diǎn)不同，但沸點(diǎn)卻相同，這又是為什么呢？物質(zhì)的物態(tài)改變與微粒間的間隔是有必定聯(lián)系的。

石墨和金剛石熔化今后，碳原子本來(lái)的擺放方法被打破，原子間的間隔持平，相互作用強(qiáng)度也相同，所以沸點(diǎn)相同。



咱們都知道，石墨具有導(dǎo)電性。這與石墨的結(jié)構(gòu)也有密切聯(lián)系。

碳原子最外層有4個(gè)電子，在石墨的一個(gè)片層中，每個(gè)碳原子會(huì)與其周圍的3個(gè)碳原子經(jīng)過(guò)“共用電子對(duì)”構(gòu)成激烈的相互作用（化學(xué)鍵），每個(gè)碳原子只要3個(gè)最外層電子參加這種“力”的構(gòu)成，這樣就會(huì)剩余1個(gè)自由電子。

由于有許多自由電子存在，所以石墨能導(dǎo)電。

而金剛石中每個(gè)碳原子與其周圍的4個(gè)碳原子經(jīng)過(guò)“共用電子對(duì)”構(gòu)成激烈的相互作用，碳原子最外層的4個(gè)電子簡(jiǎn)直都參加了這種“力”的構(gòu)成，基本沒(méi)有自由電子，所以基本不導(dǎo)電。

結(jié)構(gòu)能夠決議性質(zhì)，金剛石和石墨都由碳原子構(gòu)成，但是由于原子擺放方法不同，導(dǎo)致許多物理性質(zhì)有很大差異。

本文出自東莞市捷誠(chéng)石墨制品有限公司官網(wǎng)：http://hrbhunqing.com 權(quán)威發(fā)布，    東莞市捷誠(chéng)石墨制品有限公司是一家集銷售、應(yīng)用開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品加工的石墨專業(yè)廠家，專門為模具行業(yè)、機(jī)械行業(yè)、真空熱處理爐、電子半導(dǎo)體及太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)等提供石墨材料、石墨電極和相關(guān)的石墨制品，歡迎致電13549365158更多關(guān)于石墨制品方面信息，可回本網(wǎng)站產(chǎn)品頁(yè)面詳細(xì)了解點(diǎn)擊：石墨制品  石墨模具  石墨坩堝 石墨轉(zhuǎn)子 石墨軸承 石墨板 石墨棒 石墨匣體 石墨熱場(chǎng) 真空爐石墨制品 電子石墨模具