家長網
家長網  /   作業(yè)輔導  /  物理  /  金剛石和石墨哪個穩(wěn)定

金剛石和石墨哪個穩(wěn)定

時間:2024-02-22 15:44閱讀數:1146

金剛石和石墨的組成元素是一樣的,都是碳,但是他們的物理性質卻完全的不一樣,石墨軟、金剛石硬;他們兩個相比,金剛石最穩(wěn)定,因為金剛石的碳結構是四方體,最為穩(wěn)定。

金剛石和石墨哪個穩(wěn)定

石墨比金剛石更穩(wěn)定的原因:

1、從分子結構上說,石墨是平面六邊形,而金剛石是立體網狀,只能說金剛石的物理性穩(wěn)定,也就是說,金剛石比石墨要硬,但是具體到每一個晶塊的話,石墨的六邊形要穩(wěn)定。

2.從能量的角度看,研究表明同素異形體中,能量越低越穩(wěn)定。金剛石在一定條件下可以變?yōu)槭?,說明金剛石的能量比石墨的能量高,由此可得石墨的鍵能比金剛石大,所以石墨比金剛石穩(wěn)定。

怎么樣比較金剛石比石墨穩(wěn)定

在空氣中灼燒。將金剛石和石墨在空氣中。灼燒不斷的提高溫度,然后統計溫度,觀察金剛石和石墨哪一個最先燃燒或消失生成二氧化碳。

根據實驗數據分析,金剛石比石墨更穩(wěn)定,當溫度升高到2200℃時,什么會燃燒生成二氧化碳到達2400℃時,金剛石也會生成二氧化碳。

金剛石和石墨的化學性質是否相同

金剛石和石墨的性質不同的原因是原子排布不同。金剛石是四面體結構的,很穩(wěn)定,而且各個原子間的鍵長相等,各原子的電子層穩(wěn)定,不導電。

而石墨是層狀的,層與層之間的鍵長相對同一層之間要長,所以強度較低,電子層相對不穩(wěn)定,導電。

為何金剛石不在常溫下轉化成石墨

金剛石和石墨在室溫下都很穩(wěn)定,不會發(fā)生相互轉化。

二者在內部結構上大不相同,所以即便是轉化了,也不屬物理轉化?;瘜W:二者結構穩(wěn)定,尤其石墨,為空間網狀結構,在一般條件下,是很不易相互轉化的。

金剛石變成石墨可以用高溫方法。

石墨能量更低,結構其實更穩(wěn)定的。

只要打破了金剛石的鍵,就很容易變成石墨了,打破金剛石鍵需要很高能量,可以用高溫法。

與石墨出身相同,為什么金剛石那么特別

金剛石和石墨同樣由碳原子構成,金剛石為什么會如此的堅硬,這取決于它的分子結構。

每個碳原子都與周圍的4個碳原子通過強烈的相互作用緊密結合?!熬o密結合”的兩個碳原子之間的距離約為0.155nm,從而形成致密的三維結構,正是這種致密的結構,使得金剛石成為天然存在的最堅硬的物質。

而石墨是層狀的結構,就一個片層而言,每1個碳原子會與其周圍的3個碳原子通過強烈的相互作用緊密結合,“緊密結合”的兩個碳原子之間的距離約為0.142nm。在石墨中層與層之間相距為0.335nm,由于距離比較大,碳原子的相互作用較弱,因此很容易沿著與層面平行的方向滑動、裂解,所以石墨很軟、有滑膩感。

金剛石和石墨相比,結構更為致密。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/cm,石墨的密度約為2.09–2.23g/cm)。

碳原子通過強烈的相互作用(化學鍵)緊密結合時,原子間的距離越小,相互作用越強。在石墨的一個片層中,碳原子間的距離比金剛石小,相互作用更強,更難被破壞,所以石墨的熔點更高。