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石墨和金刚石都是由什么构成的?哪个更稳定

发表时间:2023-04-27 访问量:1922

石墨和金刚石听起来没有什么关系,但实际上它们都是由同一种元素构成的,都属于碳元素组成的碳单质,二者的化学式都是C,化学性质基本相同,是由相同元素碳构成的同素异型体。

石墨和金刚石的区别是什么

石墨和金刚石是同素异形体,虽然都是碳元素构成的,但它们并不是同种物质,在很多方面都存在一定的区别,包括:

1、晶体结构不同

石墨是正六边形的晶体结构,并且它属于分子晶体,天然石墨会有鳞片一样的质感。金刚石则是正八边形的结构,它属于原子晶体,相互之间是正四面体的。

2、外观颜色不同

石墨一般是深灰色的,它的表面会散发着像金属一样的光泽。金刚石则是颜色更多,它有无色的,也有半透明的,还有全透明的,也有黑色的,但其中无色的是更好的,半透明的次之,黑色的较差

3、物理化学特性不同

石墨的硬度要低于金刚石,后者被称为自然界里面存在的最坚硬的物体,所以石墨是相对质地较软的。但是在化学特性石墨的熔点要比金刚石高,所以它更耐热和耐高温以及腐蚀。
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4、适合用途不同

石墨因为它质地稍软但熔点很高的特性,比较适合做高温润滑剂、笔芯、电池电极、化工管道等等。金刚石因为硬度超高,适合做钻探机的钻头、玻璃刀、装饰品等等。

三、石墨和金刚石哪个更稳定

常温下石墨更稳定,高压条件下金刚石的化学性质比石墨稳定常温条件下,金刚石化学稳定性比石墨差,因为每两个碳原子都是单键,而石墨单层六个碳原子之间都有一个大T键,这使得石墨碳碳键能更高,键能越高则越稳定。同时计算金刚石转换为石墨在标准状态下的吉布斯自由能可以得到一人负值,说明金刚石在常压下会自发的趋向于转变为石墨

虽然单看键能论化学性质的话确实是石墨更加稳定,但任何化学反应都会趋向于一个更稳定的状态,在高压下双层石墨会自发地转变成为金刚石结构,因而在高压条件下金刚石的化学性质比石墨稳定


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