单质碳的性质

[07-23 18:42:23]   来源：http://www.wenxue9.com  物理化学   阅读：8163次

概要： 碳单质有定型碳和无定型碳两类。金刚石、石墨是重要的定型碳，做重点介绍。从学生较熟悉的金刚石、石墨入手学习，而后介绍球碳，符合学生认知规律，由宜到难，由远及近，又熟悉到陌生，使学生在学习过程中体验化学与社会的关系、体验化学科学的发展。元素的化学性质主要决定于其原子的最外层电子数,碳原子最外层电子数为4,得到或失去4个电子成为稳定结构都比较困难,故常温下单质碳的化学性质较稳定.(联系生活实际,以我国古代字画墨迹及焦炭,木炭等具有稳定性为例进行讨论.)碳原子的最外层电子结构毕竟不是稳定结构,升高温度时,单质碳的化学活动性增强,可与许多物质反应.金刚石 碳原子的4个价电子，按四面体的4个顶点方向和其他4个碳原子以C-C共价键结合，形成无限的三维骨架。两个碳原子核间距离(即C-C键长)为154pm(1.54×10-8cm=1.45 )。金刚石 的三维结构在各个方向都有很高的强度，在天然产物中它的硬度最高，在单质中它的熔点最高，并且不导电。石墨 每个碳原子都按平面正三角形方向和其他3个碳原子以共价键结合，形成一个六角形平面层。C-C键长为142pm，在垂直于层的

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　　碳单质有定型碳和无定型碳两类。金刚石、石墨是重要的定型碳，做重点介绍。从学生较熟悉的金刚石、石墨入手学习，而后介绍球碳，符合学生认知规律，由宜到难，由远及近，又熟悉到陌生，使学生在学习过程中体验化学与社会的关系、体验化学科学的发展。

元素的化学性质主要决定于其原子的最外层电子数,碳原子最外层电子数为4,得到或失去4个电子成为稳定结构都比较困难,故常温下单质碳的化学性质较稳定.(联系生活实际,以我国古代字画墨迹及焦炭,木炭等具有稳定性为例进行讨论.)
碳原子的最外层电子结构毕竟不是稳定结构,升高温度时,单质碳的化学活动性增强,可与许多物质反应.

金刚石 碳原子的4个价电子，按四面体的4个顶点方向和其他4个碳原子以C-C共价键结合，形成无限的三维骨架。两个碳原子核间距离(即C-C键长)为154pm(1.54×10-8cm=1.45 )。

金刚石 的三维结构在各个方向都有很高的强度，在天然产物中它的硬度最高，在单质中它的熔点最高，并且不导电。

石墨 每个碳原子都按平面正三角形方向和其他3个碳原子以共价键结合，形成一个六角形平面层。C-C键长为142pm，在垂直于层的方向上，还有一个价电子以π键(见第3章)的方式将无数的平面层连结在一起，层间距为340pm。层间价电子活动比较自由，石墨的导电性、滑动性都与此结构状态有关。做铅笔芯的并不是铅而是石墨，但铅笔这个名词已沿用至今。石墨和金刚石都是碳元素的单质，由于结构不同，性质差别很大，但在一定的条件下，石墨可以变为人造金刚石，但变化条件相当苛刻——2000℃以上，1500MPa。自然界中金刚石储量不多，而新科技对这样坚硬的材料需求日益增长，促使人们进行人造金刚石的研究，并随此发展了高温高压技术。

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