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石墨是晶體嗎

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石墨是晶體嗎的答案是:是

石墨是晶體嗎

石墨是一種結晶形碳。六方晶系,為鐵墨色至深灰色。密度2.25克/釐米3,硬度1.5,溶點3652℃,沸點4827℃。質軟,有滑膩感,可導電。化學性質不活潑,耐腐蝕,與酸、鹼等不易反應。在空氣或氧氣中加強熱,可燃燒並生成二氧化碳。強氧化劑會將它氧化成有機酸。用作抗摩劑和潤滑材料,製作坩堝、電極、乾電池、鉛筆芯。高純度石墨可在核反應堆上作中子減速劑。常被稱為炭精或黑鉛,因為以前被誤認為是鉛。

碳是一種很常見的元素,它以多種形式廣泛存在於大氣和地殼之中。碳單質很早就被人認識和利用,碳的一系列化合物--有機物更是生命的根本。碳是生鐵、熟鐵和鋼的成分之一。碳能在化學上自我結合而形成大量化合物,在生物上和商業上是重要的分子。生物體內大多數分子都含有碳元素。

碳化合物一般從化石燃料中獲得,然後再分離並進一步合成出各種生產生活所需的產品,如乙烯、塑料等。

碳的存在形式是多種多樣的,有晶態單質碳如金剛石、石墨;有無定形碳如煤;有複雜的有機化合物如動植物等;碳酸鹽如大理石等。單質碳的物理和化學性質取決於它的晶體結構。高硬度的金剛石和柔軟滑膩的石墨晶體結構不同,各有各的外觀、密度、熔點等。

常温下單質碳的化學性質比較穩定,不溶於水、稀酸、稀鹼和有機溶劑;高温下與氧反應燃燒,生成二氧化碳或一氧化碳;在鹵素中只有氟能與單質碳直接反應;在加熱下,單質碳較易被酸氧化;在高温下,碳還能與許多金屬反應,生成金屬碳化物。碳具有還原性,在高温下可以冶煉金屬。此外,近年的研究發現,石墨可以被氯磺酸溶解,形成單層石墨烯的氯磺酸"溶液"。

石墨是碳質元素結晶礦物,它的結晶格架為六邊形層狀結構。每一網層間的距離為340pm,同一網層中碳原子的間距為142pm;。屬六方晶系,具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主,對分子吸引力較弱,故其天然可浮性很好。

石墨與金剛石、碳60、碳納米管等都是碳元素的單質,它們互為同素異形體。

在石墨晶體中,同層的碳原子以sp2雜化形成共價鍵,每一個碳原子以三個共價鍵與另外三個原子相連。六個碳原子在同一個平面上形成了正六邊形的環,伸展成片層結構,這裏C-C鍵的鍵長皆為142pm,這正好屬於原子晶體的鍵長範圍,因此對於同一層來説,它是原子晶體。在同一平面的碳原子還各剩下一個p軌道,它們相互重疊。電子比較自由,相當於金屬中的自由電子,所以石墨能導熱和導電,這正是金屬晶體特徵。因此也歸類於金屬晶體。

石墨晶體中層與層之間相隔340pm,距離較大,是以範德華力結合起來的,即層與層之間屬於分子晶體。但是,由於同一平面層上的碳原子間結合很強,極難破壞,所以石墨的熔點也很高,化學性質也穩定。

鑑於它的特殊的成鍵方式,不能單一的認為是單晶體或者是多晶體,按現代的表述方式,認為石墨是一種混合晶體。

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