碳的同素异形体ppt课件

碳的同素异形体碳
·石碳墨是一种很常见的元素，它以多
·钻种石形（式金广刚泛石存）在于大气和地壳和 ·C-生60物（之富中勒。烯碳、单足质球很烯早）就被人认 ·碳纳米管
识和利用，碳的一系列化合物— ·蓝丝黛尔石 ·直—链有乙机炔物碳更是生命的根本。
·[无定形碳（内部结构为石墨）]
自然界中C的存在形式主要为气态 和固态。碳同素异形体指的是元素 碳的同素异形体，即纯碳元素所能 构成的各种不同的分子结构。
碳的同素异形体
Allotrope of carbon
同素异形体
• 同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，但性质却
不相同的单质。同素异形体之间的性质差异主要表现在物 理性质上，化学性质上也有着活性的差异。
例： 物质名称
化学性质
着火点 外观
毒性
Hale Waihona Puke Baidu
白磷 红磷
活泼 不活泼
40℃ 240℃
淡黄色 紫红色
有毒 无毒
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蓝丝黛尔石
蓝丝黛尔石和钻石相同，也是由碳原子组成，但排列方式不同。
模拟结果显示，蓝丝黛尔石可经受的压力比钻石高58%，也就是比钻 石硬一半以上。蓝丝黛尔石在自然界中很稀少。 钻石又因晶体结构及特性称作六方金刚石。 蓝丝黛尔石是一种六方晶 系的金刚石，属于碳同素异形体的一种构形，是流星上的石墨在坠入 地球时所形成。 撞击时的巨大压力及热量改变石墨构形形成金刚石， 却又保留了石墨的平行六边形晶格，并构成了立方的六方晶格。
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C-60（富勒烯）
C60分子具有芳香性，溶于苯呈酱红色。可用电阻加热石墨棒或电
弧法使石墨蒸发等方法制得。C60有润滑性，可能成为超级润滑剂。金 属掺杂的C60有超导性，是有发展前途的超导材料。C60还在半导体、 催化剂、蓄电池材料和药物等许多领域得到应用。C60分子可以和金属 结合，也可以和非金属负离子结合。富勒烯的成员还有C78、C82、 C84、C90、C96等也有管状等其他形状。
• * 不定形碳是最容易合成的材料之一；碳纳米管却需极端高昴的成本才能制得。 • * 不定形碳是完全等方向扩展的材料；碳纳米管却是只有一个方向前后延伸的材料。
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石墨
石墨是一种深灰色有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。石墨属于混
合型晶体，既有原子晶体的性质又有分子晶体的性质。质软，有滑腻感， 具有优良的导电性能。熔沸点高。石墨分子中每一个碳原子只与其他三 个碳原子以共价键连接，以较强的力结合，形成了一种层状的结构，而 层与层之间的结合力较小，因此石墨可以作为润滑剂。用途是制作铅笔， 电极，电车缆线等。
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碳纳米管
碳纳米管作强为度一高维具纳有米韧材性料、，重重量量轻轻、，比六表边面形积结大构，连性接能完稳美定，具随有管
许壁多曲异卷常结的构力不学同、而电呈学现和出化半学导性体能或。良碳导纳体米的管特主异要导由电呈性六，边场形发排射列性的能碳优 原良子。构利成用数碳层纳到米数管十可层以的制同成轴高圆强管度。碳层纤与维层材之料间和保复持合固材定料的，距如离其。强并度且为 根钢据的碳10六0倍边，形重沿量轴则向只的有不钢同的取1向/6可，以被将科其学分家成称锯为齿未形来螺的旋“型超等级三纤种维。”据 有良好的导电性、导热性，也是良好的光的介质，化学性质稳定。
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总结
碳的同素异形体它们晶体结构和键型都不同。碳同素异形体系统
横跨完全极端且十分不同的范围。化学性质与物理性质均有差异，以熟 知的金刚石与石墨为例，金刚石每个碳原子与相邻的四个碳原子以共价 键连接，形成四面体结构。而石墨中，碳原子呈层状排列，每一层的碳
同原素子以异共形价键体连的接不形成同平性面六质边是形由。 微观结构的不同所决定的。
碳的同素异形体
·石墨 ·钻石（金刚石） ·C-60（富勒烯、足球烯） ·碳纳米管 ·蓝丝黛尔石 ·直链乙炔碳 ·[无定形碳（内部结构为石墨）]
自然界中C的存在形式主要为气态 和固态。碳同素异形体指的是元素 碳的同素异形体，即纯碳元素所能 构成的各种不同的分子结构。
碳纳米管
生活中的应用及明显区别
• 钻石及石墨
• * 钻石是人类已知最硬的矿石；石墨却是最软的矿石之一。 • * 钻石是终极的研磨剂；石墨却是非常好的润滑剂。 • * 钻石是一流的绝缘体；石墨却是良导体。 • * 钻石通常是透明的；石墨却是不透光的。 • * 钻石的结晶是六方晶系；石墨却是立方晶系。 • * 钻石的价值昴贵；石墨却是普通。
•
• 不定形碳及碳纳米管
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直链乙炔碳
直链乙炔碳，也称线型碳，碳的一种同素异形体，具有碳碳单键和 三键交替。是已知天然最硬材料——金刚石的40倍，因此将是很好 的纳米材料。
无定形碳
一般指木炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和炭黑等。 基本用途 炭黑：黑色粉末，一般用于黑色颜料、制作墨汁、油墨及作橡胶的耐磨增强剂 焦炭：浅灰色、多孔坚硬固体，一般用于冶炼金属以及生产水煤气。 木炭：灰黑色 、多孔性固体，一般用于燃料、火药的制作 活性炭：黑色、多孔性颗粒或粉末，一般用于防毒面具中过滤空气，水净化
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拓展：石墨烯
石墨烯是一种二维晶体，最大的特性是其中电子的运动速度达到了光
速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。常见的石墨是 由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作 用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层 之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。石墨烯既是最薄的 材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时 它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。
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金刚石
金刚石是最为坚固的一种碳结构，成空间网状结构，最终形成了一种
硬度大、活性差的固体。金刚石的熔沸点高，熔点超过3500℃，相当 于某些恒星表面温度。在金刚石分子中，每一个碳原子都被另外四个碳 原子包围着，这些碳原子以很强的结合力连接在一起，形成了一个巨大 的分子，由于钻石中的C-C键很强，所以所有的电子都参与了共价键的 形成，没有自由电子，因此金刚石很坚硬，是绝缘体。用途是作装饰品， 钻头材料等。