较石墨和金刚石的晶体结构
一克金刚石和一克石墨所含原子数
一克金刚石和一克石墨所含原子数在自然界中，金刚石和石墨是两种极具对比的物质。
它们的差异不仅体现在物理性质上，更体现在其原子结构上。
而要深入了解这一差异，首先需要了解一克金刚石和一克石墨所含原子数的差异。
1. 金刚石的原子结构金刚石是一种由碳原子组成的晶体结构，每个碳原子通过共价键与其他四个碳原子相连，形成了由无数碳原子组成的立方晶系结构。
据统计，一克金刚石所含原子数约为1.2 x 10^24。
这一巨大的原子数使金刚石具有极高的硬度和优异的导热性，成为珠宝和工业材料的首要选择。
2. 石墨的原子结构与金刚石不同，石墨同样由碳原子构成，但其原子结构却迥然不同。
石墨中的碳原子呈现层状排列，每个碳原子通过共价键与其他三个碳原子相连，形成了类似于石墨烯的结构，使其呈现出了优异的导电性和润滑性。
据统计，一克石墨所含原子数约为6.022 x 10^23。
3. 对比分析从上述的原子数数据可以看出，一克金刚石所含原子数约为1.2 x10^24，而一克石墨所含原子数约为6.022 x 10^23。
可以清晰地看出，金刚石的原子数要远远多于石墨的原子数。
这一差异不仅反映了两者在物理性质上的差异，更体现了两者在化学成分和原子结构上的差异。
4. 个人观点对于这一差异，我个人认为，金刚石和石墨之间的原子数差异凸显了它们之间的绝对性和相对性。
金刚石因其巨大的原子数而呈现出极高的硬度和热导性，成为了珠宝和工业领域中不可或缺的材料，而石墨则因其相对较少的原子数而表现出优异的导电性和润滑性。
这种绝对性与相对性的差异在化学与物理学的研究中屡见不鲜，正是这种对比与差异让我们更加全面、深刻地理解了物质的本质和特性。
总结回顾通过以上的分析，我们不仅了解了一克金刚石和一克石墨所含原子数的差异，更深入地理解了金刚石和石墨在原子结构上的差异带来的物理性质差异。
这种深入的了解不仅能帮助我们更好地认识物质，更能拓展我们对化学与物理学的认识，使我们能够更全面、深刻、灵活地理解相关的知识和现象。
2021年高中化学选修二第三章《晶体结构与性质》经典习题(答案解析)(3)
一、选择题1．现有如下说法：①在水分子内氢、氧原子间均以化学键相结合；②金属和非金属化合一定形成离子键；③离子键是阳离子和阴离子化合而形成的；④根据电离方程式HCl=H＋＋Cl－，可知HCl分子里存在离子键；⑤H2分子和Cl2分子的反应过程是H2、Cl2分子里共价键发生断裂生成H、Cl原子，而后H、Cl原子形成离子键的过程。
上述各种说法正确的是A．①②⑤正确B．都不正确C．④正确，其他不正确D．仅①正确答案：D解析：①水分子内氢、氧原子间均以共价键结合，共价键属于化学键，①正确；②金属与非金属化合不一定形成离子键，如Al和Cl2化合形成的AlCl3中是共价键，②错误；③离子键是阴、阳离子间通过静电作用而形成的，③错误；④HCl分子中存在的是共价键，④错误；⑤H2分子和Cl2分子的反应过程是H2、Cl2分子里共价键发生断裂生成H、Cl原子，而后H、Cl原子形成共价键的过程，⑤错误；综上所述，仅①正确，答案选D。
2．下列关于C、Si及其化合物结构与性质的论述错误的是A．键能 C-C＞Si-Si、C-H＞Si-H ，因此C2H6稳定性大于Si2H6B．立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度和熔点C．常温下C、Si的最高价氧化物晶体类型相同，性质相同。
—键D．Si原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si的原子半径大于C，难形成p pπ答案：C解析：A．原子半径越小、共价键键能越大，物质越稳定，原子半径Si＞C，所以键能C-C ＞Si-Si、C-H＞Si-H，C2H6稳定性大于Si2H6，故A正确；B．由于立方型SiC是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，由于SiC是共价晶体，所以立方型SiC具有很高的硬度和熔点，故B正确；C．C、Si所形成的最高价氧化物分别为CO2和SiO2，CO2空间构型是直线型，属于分子晶体，SiO2空间构型是空间网状结构，属于共价晶体，二者晶体类型不同，故C错误；D．Si的原子半径较大，原子间形成的σ键较长，p-p轨道重叠程度很小，难以形成π键，所以Si原子间难形成双键而C原子间可以，故D正确；答案为C。
2021年高中化学选修二第三章《晶体结构与性质》经典题(答案解析)(2)
一、选择题1．美国科学家用有机分子和球形笼状分子C60，首次制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成。
下列说法正确的是A．我们可以直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动B．“纳米车”的诞生，说明人类操纵分子的技术进入一个新阶段C．“纳米车”是一种分子晶体D．C60熔点比金刚石熔点高答案：B解析：A．根据图象我们只能看到每辆“纳米车”是用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”，由于其质量和体积都很小，因此不可能直接用肉眼清晰地看到这种“纳米车”的运动，A错误；B．“纳米车”的诞生，说明人类可以控制、操纵物质的分子，使操纵分子的技术进入一个新阶段，B正确；C．“纳米车”用一个有机分子和四个球形笼状分子“组装”而成，是微观离子，并非晶体，C 错误；D．C60是由分子构成的分子晶体，其分子之间以微弱的分子间作用力结合，故其熔点比金刚石熔点低，D错误；故合理选项是B。
2．下列说法一定正确的是A．分子晶体中都存在共价键B．当中心原子的配位数为6时,配合单元常呈八面体空间结构C．SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合D．金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高答案：B解析：A．单原子分子如氦气，不存在共价键，故A错误；B．当中心原子的配位数为6时，根据价层电子对互斥理论，形成的配合单元常呈八面体空间结构，这样的分布配位键间的作用力最小，物质最稳定，故B正确；C．在SiO2的晶体中Si、O以单键相结合，则每个硅原子与4个氧原子结合，故C错误；D．金属汞常温下为液态，其熔点比I2、蔗糖等的熔点都低，故D错误；故答案为B。
3．下列关于C 、Si 及其化合物结构与性质的论述错误的是A ．键能 C-C ＞Si-Si 、C-H ＞Si-H ，因此C 2H 6稳定性大于Si 2H 6B ．立方型SiC 是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度和熔点 C ．常温下C 、Si 的最高价氧化物晶体类型相同，性质相同。
清华大学材基习题第二章总结
第二章习题及答案2-11.比较石墨和金刚石的晶体结构、结合键和性能。
答：金刚石晶体结构为带四面体间隙的FCC，碳原子位于FCC点阵的结合点和四个不相邻的四面体间隙位置，碳原子之间都由共价键结合，因此金刚石硬度高，结构致密。
石墨晶体结构为简单六方点阵，碳原子位于点阵结点上，同层之间由共价键结合。
邻层之间由范德华力结合，故层与层之间容易滑动，因此石墨组织稀松。
每个碳原子只有3个最近邻，剩下的一个电子就可以在层内自由运动，因而石墨就具有有一定的导电性。
2-12.为什么元素的性质随原子序数周期性的变化？短周期元素和周期元素的变化有何不同？原因何在？答：因为元素的性质主要由外层价电子数目决定，而价电子数目是随原子序数周期性变化的，所以反映出元素性质的周期性变化。
长周期元素性质的变化较为连续、逐渐过渡，而短周期元素性质差别较大，这是因为长周期过渡族元素的亚层电子数对元素性质也有影响造成的。
2-13.讨论各类固体中原子半径的意义及其影响因素。
答：对于金属和共价晶体，原子半径定义为同种元素的晶体中最近邻原子核之间距离之半。
共价晶体中原子间结合键是单键、双键或三键将会影响原子半径，所以一般使用数值最大的单键原子半径；金属晶体中，配位数会影响原子半径，一般采用CN=12的原子半径。
对于非金属的分子晶体，同时存在两个原子半径：一是共价半径，另一是范德华原子半径(相邻分子间距离之半)。
对于离子晶体，用离子半径r+、r－表示正、负离子尺寸。
在假设同一离子在不同离子晶体中有相同半径的情况下，可以大致确定离子半径。
但离子半径只是一个近似的概念。
2-14.解释下列术语合金——由金属和其它一种或多种元素通过化学键结合而成的材料。
组元——组成合金的每种元素(金属、非金属)。
相——合金内部具有相同的(或连续变化的)成分、结构和性能的部分或区域。
组织——一定外界条件下，组成一定成分的合金的若干种不同的相的总体。
固溶体——溶质和溶剂的原子占据了一个共同的布拉维点阵，且此点阵类型与溶剂点阵类型相同；组元的含量可在一定范围内改变而不会导致点阵类型的改变。
金刚石和石墨的晶体结构
金刚石和石墨的晶体结构
1、金刚石的晶体结构
金刚石的晶体结构模型
金刚石是典型的原子晶体，在这种晶体中的基本结构粒子是碳原子。
每个碳原子都以sp3杂化轨道与四个碳原子形成共价单键，键长为1.55×10-10m，键角为109°28′，构成正四面体。
每个碳原子位于正四面体的中心，周围四个碳原子位于四个顶点上，在空间构成连续的、坚固的骨架结构。
因此，可以把整个晶体看成一个巨大的分子(如下图所示)。
由于C—C键的键能大(为347 kJ/mol)，价电子都参与了共价键的形成，使得晶体中没有自由电子，所以金刚石是自然界中最坚硬的固体，熔点高达3 550 ℃，并且不导电。
2、石墨的晶体结构
石墨晶体是属于混合键型的晶体。
石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形蜂巢状的平面层状结构，而每个碳原子还有一个2p轨道，其中有一个2p电子。
这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键。
因而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动，类似金属键的性质。
而平面结构的层与层之间则依靠分子间作用力(范德华力)结合起来，形成石墨晶体(如下图所示)。
石墨有金属光泽，在层平面方向有很好的导电性质。
由于层间的分子间作用力弱，因此石墨晶体的层与层之间容易滑动，工业上用石墨作固体润滑剂。
石墨的晶体结构模型(Ⅰ)和平面网状结构示意图(Ⅱ)。
结晶学及矿物学试卷及答案4-2
结晶学考试试卷一、填空题（每空0.5分，共10分）1.晶体的对称不仅体现在几何外形上，同时也体现在物理性质上。
2.中级晶族中，L2与高次轴的关系为垂直。
3.下面的对称型国际符号对应晶系分别为：23为等轴晶系，32为三方晶系，mm2为斜方晶系，6mm为六方晶系。
4.金刚石晶体的空间群国际符号为Fd3m，其中F表示面心格子，d表示金刚石滑移面，根据其空间群符号可知金刚石属于等轴晶系，其宏观对称型的全面符号为3L44L36L29PC 。
5.正长石通常发育卡斯巴律双晶，斜长石发育钠长石率聚片双晶。
6.晶体中的化学键可以分为离子键、共价键、金属键、分子键和氢键等五种。
7.最紧密堆积原理适用于金属晶格和离子晶格的晶体。
二、选择题（每题1分，共10分，前4题为单选）1.对于同一种晶体而言，一般说来大晶体的晶面数与小晶体的晶面数，哪个更多？（ B ）A、大晶体的B、小晶体的C、一样多D、以上均错误2. 类质同象中，决定对角线法则的最主要因素是：（B ）A、离子类型和键型B、原子或离子半径C、温度D、压力3. 具有L i4和L i6的晶体的共同点是：（ C ）A、有L2B、无PC、无CD、有垂直的P4.关于布拉维法则说法不正确的是：（ C ）A、实际晶体的晶面往往平行于面网密度大的面网B、面网密度越大，与之平行的晶面越重要C、面网密度越大，与之平行的晶面生长越快D、面网密度越大，与之平行的晶面生长越慢5.可以与四面体相聚的单形有（AB ）A、四面体B、立方体C、八面体D、四方柱E、斜方双锥6.黄铁矿晶体通常自发地生长成为立方体外形，这种现象说明晶体具有（ACD ）性质：A、自限性B、均一性C、异向性D、对称性7.下面说法中正确的有：（ACD ）A、准晶体具有近程规律B、非晶体具有远程规律C、准晶体具有远程规律D、非晶体具有近程规律8.某晶面在X、Y、Z轴上截距相等，该晶面可能的晶面符号有（ABD ）A、（hhl）B、（hkl）C、（1011）D、（hh h2l）9.同一晶带的晶面的极射赤平投影点可能出现的位置有（ABC ）A、基圆上B、直径上C、大圆弧上D、小圆弧上10.关于有序-无序现象说法正确的有（CD ）A、有序-无序是一种特殊的类质同象B、形成的温度越高晶体越有序C、形成的温度越高晶体越无序D、有序-无序是一种特殊的同质多象三、名词解释（5个，每个2分，共10分）1.平行六面体：空间格子中最小的重复单位，由两两相互平行的六个面围限起来的。
初中化学教学中“金刚石、石墨、C60”的关系探讨
初中化学教学中“金刚石、石墨、C60”的关系探讨作者：祁鹏来源：《教育界·中旬》2014年第09期金刚石、石墨、C60的教学中，对有些问题的本质原因是什么，有必要进一步弄清。
问1：金刚石非常坚硬是因为它的结构非常稳定吗？答：这种说法是错误的。
它将金刚石的一种物理性质（硬度）与热力学稳定性搞混淆了，实际上金刚石与石墨相比，石墨更为稳定，因为金刚石中含有碳碳单键，键长为154.45pm；石墨中因为存在大π键，碳原子的键长为141.8pm，介于碳碳单键与碳碳双键之间。
由于金刚石转化为石墨为放热反应，也证明了石墨更为稳定，可见，稳定性与物质硬度并不是一致的。
同时也要注意不要将密度与稳定性混淆，也不意味着固态单质密度越大则愈稳定，事实上金刚石的密度3.51g/cm3远大于石墨的密度2.27 g/cm3。
问2：在石墨物理性质后面标上“质脆”二字，而在金刚石的后面标上“坚硬”二字用来对比分析，这种做法对吗？答：这种做法也不对。
金刚石坚硬，但同时也质脆，用锤子是可以击碎的，网上流传用锤子敲击金刚石而不破碎动画是不真实的。
石墨质地柔软，是指刻画时易磨损，不能用质脆两字来形容，坚硬的反义词是质地柔软而不是质脆。
矿物晶体在外力作用下严格沿着一定结晶方向破裂，并且能裂出光滑平面性质称为解理，这些在解理中出现平面称为解理面。
金刚石也有这种解理面，所以钻石遭受捶击时，是比较容易敲碎的。
必须明确，硬度与脆性是不同的概念。
硬度指抵抗外来机械作用力（如刻画、压入、研磨等）侵入能力，通常多是指摩氏硬度，是一种用刻画效果来比较相对硬度。
脆性则指材料在外力作用下（如拉伸冲击等）仅产生很小的变形即会断裂破坏的性质。
问3：金刚石坚硬而石墨柔软具有润滑性的原因是什么？答：初中教材解释是碳原子排列方式不同，那么为什么排列方式不同会造成硬度不同呢？大学无机化学给的答案是：金刚石的晶体结构中碳原子形成呈椅式构象的六元环，每个碳碳键的中性点为对称中心，这使得和碳碳键两端相连的六个碳原子形成交错式排列，是一种最稳定构象。
金刚石硬石墨软的微观解释
金刚石硬石墨软的微观解释金刚石和石墨是两种常见的碳质材料，它们在物理性质上却截然不同，金刚石硬度极高，而石墨则非常柔软，这是为什么呢？本文将从微观角度解释这个问题。
首先，我们需要了解两种材料的结构。
金刚石是由碳原子通过共价键连接而成的晶体，每个碳原子都与四个相邻的碳原子形成四面体结构，形成了一个非常稳定的晶体结构。
而石墨则是由层状的碳原子通过范德华力连接而成的，每个碳原子与三个相邻的碳原子形成一个平面六角形，形成了一个层状的结构。
金刚石的硬度高是因为其晶体结构非常稳定，每个碳原子都与四个相邻的碳原子形成了非常坚固的共价键，这使得金刚石的结构非常紧密，硬度也就非常高。
同时，金刚石的晶体结构也决定了它非常脆弱，因为如果晶体结构中有一个键被破坏，整个晶体就会崩溃。
石墨的柔软则是因为其层状结构中的碳原子之间只是通过范德华力相互连接，这种力量非常弱，因此石墨的层状结构可以相对容易地滑动和变形。
此外，石墨的层状结构中的碳原子之间的距离也比金刚石要大，这使得石墨的结构相对松散，更容易变形。
除了晶体结构的差异外，金刚石和石墨的物理性质还与其电子结构有关。
金刚石的共价键非常紧密，每个碳原子都与四个相邻的碳原子形成了共价键，这使得金刚石的电子结构非常稳定。
而石墨的层状结构中的碳原子之间只是通过范德华力相互连接，这使得石墨的电子结构比金刚石要松散一些。
总之，金刚石和石墨的微观结构和电子结构的差异导致了它们在物理性质上的差异。
金刚石的晶体结构非常稳定，硬度非常高，但脆弱性也很高；石墨的层状结构非常松散，柔软性非常好，但硬度相对较低。
这些性质使得金刚石和石墨在不同的领域有着不同的应用，例如金刚石用于磨料、切割和钻孔等领域，而石墨则用于涂料、电极和润滑剂等领域。
高中化学选修二第三章《晶体结构与性质》测试(含答案解析)(19)
一、选择题1．(0分)[ID ：139824]我国的超级钢研究居于世界领先地位。
某种超级钢中除Fe 外，还含Mn10%、C0.47%、Al2%、V0.7%。
下列说法中错误的是 A ．上述五种元素中，有两种位于周期表的p 区 B ．超级钢的晶体是金属晶体C ．X-射线衍射实验可以确定超级钢的晶体结构D ．超级钢中存在金属键和离子键2．(0分)[ID ：139817]由一种阳离子与两种酸根离子组成的盐称为混盐。
向混盐CaOCl 2中加入足量浓硫酸，可发生反应：CaOCl 2 + H 2SO 4(浓)→CaSO 4 + Cl 2↑+ H 2O 。
下列说法错误的是(N A 表示阿佛加德罗常数) A ．浓硫酸体现氧化性与酸性B ．1 mol 混盐CaOCl 2中含有3N A 个离子C ．混盐CaOCl 2中既含离子键又含共价键D ．每产生1mol 氯气，转移电子数为N A3．(0分)[ID ：139887]下列各组物质性质的比较，结论正确的是 A ．分子的极性：33BCl NCl < B ．物质的硬度：NaF ＜NaIC ．物质的沸点：HF HCl <D ．在2CS 中的溶解度：42CCl H O <4．(0分)[ID ：139885]某物质的实验式为43PtCl 2NH ⋅，其水溶液不导电，加入3AgNO 溶液也不产生沉淀，以强碱处理并没有3NH 放出，则关于此化合物的说法正确的是 A ．配合物中中心离子的电荷数和配位数均为6 B ．该配合物可能是平面正方形结构 C ．Cl -和3NH 均为配体D ．Cl -为配体，而3NH 分子不属于配体5．(0分)[ID ：139882]碳元素有多种同素异形体，其中C 60、石墨与金刚石的结构如图所示。
已知C 60的结构是由正五边形和正六边形组成的凸32面体。
下列有关说法正确的是 A ．C 60中含有20个正五边形和12个正六边形 B ．石墨的层内碳原子之间只存在 σ 键 C ．石墨中层间碳原子之间存在化学键 D ．如图所示的金刚石晶胞中有8个碳原子6．(0分)[ID ：139880]氮氧化铝(AlON )属于原子晶体，是一种超强透明材料，其制备反应为232高温Al O +C+N 2AlON+CO 。
金刚石与石墨的结构和性质
外观 光泽 硬度 导电性 导工琢磨后有夺目光泽 最硬的矿物质 无
不好 钻探机钻头、刻刀、装饰品等
石墨
深灰色鳞片状固体 略有金属光泽 最软矿物质之一 良好
良好 电极、铅笔芯、润滑剂等
练习题 1、只含有碳元素的物质（ ）
A、一定是金刚石 B、一定是石墨 C、一定是纯净物 D、 一定是混合物 2、1985年科学家发现了C60的新物质，与此相 关的下面说法中，正确的是：（ ） ①它的一个分子中含有60个碳原子 ②它是一种新型的化合物 ③它是一种混合物 ④它是一种单质 A、①④ B、②④ C、①② D③
金刚石与石墨的结构和性质
罗汉中学：潘国红
晶体与非晶体的比较
相同点
晶体 常温下都是固体
外形
有规则的几何外形
不
质点的排布 质点按一定的规则排布
同 是否有固定
点 的熔化温度 有固定的熔化温度
非晶体
无规则的几何外形 质点无一定的规则排布 无固定的熔化温度
相互关系
在一定的条件下可相互转化
用
途
用
途
比较金刚石与石墨的物理性质和用途
3、石墨质软，可用作润滑剂，这是由石墨的结 构决定的，正确的选项是：（ ）
A、由同种元素组成 B、碳原子间排列无序 C、碳原子直径小 D、碳原子成状排列
NaCl、CsCl、CO2、SiO2、金刚石、石墨、C60晶体结构的特点分析
晶体结构的特点分析通常采用均摊法来分析这些晶体的结构特点。
均摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的原子如果是被n 个晶胞所共有，则每个晶胞只能分得这个原子的1/n 。
1. 氯化钠晶体由下图氯化钠晶体结构模型可得：每个Na +紧邻6个-Cl ，每个-Cl 紧邻6个+Na （上、下、左、右、前、后），这6个离子构成一个正八面体。
设紧邻的Na +与Cl -间的距离为a ，每个Na +与12个Na +等距离紧邻（同层4个、上层4个、下层4个），距离为a 2。
由均摊法可得：该晶胞中所拥有的Na +数为4216818=⨯+⨯，-Cl 数为441121=⨯+，晶体中Na +数与Cl -数之比为1：1，则此晶胞中含有4个NaCl 结构单元。
2. 氯化铯晶体每个Cs +紧邻8个Cl -，每个Cl -紧邻8个Cs +，这8个离子构成一个正立方体。
设紧邻的Cs +与Cl -间的距离为a 23，则每个Cs +与6个Cs +等距离紧邻（上、下、左、右、前、后）。
在如下图的晶胞中Cs +数为812164112818=+⨯+⨯+⨯，-Cl 在晶胞内其数目为8，晶体中的+Cs 数与-Cl 数之比为1：1，则此晶胞中含有8个CsCl 结构单元。
3. 干冰每个CO 2分子紧邻12个CO 2分子（同层4个、上层4个、下层4个），则此晶胞中的CO 2分子数为4216818=⨯+⨯。
4. 金刚石晶体(晶体硅同) 每个C 原子与4个C 原子紧邻成键，由5个C 原子形成正四面体结构单元，C-C 键的夹角为'28109︒。
晶体中的最小环为六元环，每个C 原子被12个六元环共有，每个C-C 键被6个六元环共有(用组合法计算一个碳原子所形成的4个键有C42= 6种两两相邻的组合,故一个碳原子最多可形成C42 ×2= 6× 2 =12个六元环;固定一个键,其余三个键与该键有C31 = 3种两两相邻的组合,故一个C-C 键最多可形成C31 ×2 = 6 个六元环.由"平均值原理"知一个六元环实际拥有6× 1/12 = 1/2个碳原子,拥有6× 1/6 = 1 个C-C 键.)，每个环所拥有的C 原子数为211216=⨯，拥有的C-C 键数为1616=⨯，则C 原子数与C-C 键数之比为2:11:21=。
几种常见晶体结构分析
中所占的份额为4,面上的微粒属于该单元中所占Na +个数: 1 + 12 X - = 44共用，每C — C 键共6个环，因此六元环中的平均C 原子数为12SiO 2晶体，贝U SiO 2几种常见晶体结构分析河北省宣化县第一中学栾春武 邮编 075131栾春武：中学高级教师，张家口市中级职称评委会委员。
河北省化学学会会员。
市骨干教 师、市优秀班主任、模范教师、优秀共产党员、劳动模范、县十佳班主任。
联系电话：：：、氯化钠、氯化铯晶体离子晶体由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。
阴阳离子在晶体中按 定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。
离子的配位数分析如下:离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞） 中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额 也有所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于1该单元中所占的份额为丄，棱上的微粒属于该单元 81的份额为2,中心位置上（嚷里边）的微粒才完全属于该单元，即所占的份额为 1。
1.氯化钠晶体中每个 Na +周围有6个C 「，每个C 「周围有6个Na +，与一个Na +距离最近且 相等的C 厂围成的空间构型为正八面体。
每个 Na +周围与其最近且距离相等的 Na +有12个。
见 图1。
— 11 晶胞中平均CI 个数：8 X + 6 X = 4;晶胞中平均82因此NaCI 的一个晶胞中含有 4个NaCI （4个Na +和4个Cl —）。
2.氯化铯晶体中每个 Cs +周围有8个CI —，每个CI —周围有8个Cs +，与 一个Cs +距离最近且相等的 Cs +有6个。
晶胞中平均 Cs +个数：1;晶胞中平 _ 1均CI —个数：8X - = 18因此CsCI 的一个晶胞中含有 1个CsCI （1个Cs +和1个CI —）、金刚石、二氧化硅 原子晶体1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。
每个 C 原子以共价键与 4个C 原子紧邻，因而整个晶体中无单个分子存在。
金刚石和石墨键长
金刚石和石墨键长一、金刚石与石墨的基本概念金刚石和石墨是碳的同素异形体，它们具有相同的化学成分但晶体结构不同。
金刚石是一种坚硬、透明的晶体，被誉为“硬度之王”，石墨则是一种软性、透明的晶体，具有良好的导电性和热稳定性。
二、金刚石与石墨的键长差异金刚石和石墨的键长差异主要源于它们不同的晶体结构。
金刚石属于立方晶体，每个碳原子与四个邻近的碳原子形成共价键，构成一个稳定的四面体结构。
在这种结构中，碳原子间的键长为1.09纳米。
石墨属于六方晶体，每个碳原子与三个邻近的碳原子形成共价键，构成一个六角形平面。
在这种结构中，碳原子间的键长为1.42纳米。
可以看出，金刚石的键长较短，石墨的键长较长。
三、键长对物质性质的影响键长对物质的性质具有重要影响。
由于金刚石和石墨的键长不同，它们在物理、化学和力学性质上存在较大差异。
金刚石具有高硬度、高熔点、高热导率等优点，广泛应用于切割、磨削、高温高压实验等领域；石墨则具有导电、导热、抗腐蚀等特性，广泛应用于电子产品、核反应堆、航空航天等产业。
四、两种晶体的应用领域金刚石和石墨在应用领域的差异主要体现在以下几个方面：1.工业领域：金刚石广泛应用于切割、磨削、钻孔等加工过程，石墨则用于电极、磨料、涂料等高温、高导电场合。
2.电子领域：石墨作为导电材料，应用于手机、平板电脑等电子产品；金刚石用于散热器件，提高电子产品性能。
3.环保领域：石墨用于核反应堆的堆芯材料，提高核能利用效率；金刚石用于高温高压实验，研究地球内部结构。
4.航空航天领域：石墨复合材料应用于飞机、导弹等部件，提高飞行性能；金刚石涂层用于航天器的热保护。
总之，金刚石和石墨作为碳的同素异形体，在晶体结构和键长方面存在显著差异，这使得它们在物理、化学和力学性质上具有不同特点，广泛应用于各个领域。
金刚石和石墨的区别
LED散热铝的晶格比热容的声子理论依据声子功能性材料是近年才兴起的，是以爱因斯坦的量子理论为依据的，所谓声子是晶格振动中的简谐振子的能量量子，因简谐振荡的频率为声频，简称声子，它反映了晶体中原子的集体运动的量子化性质。
而传热与散热是固体内部声子两种不同性质的达动方式。
所有的教科书都重视对声子传热的研究，以为传热快，散热也一是快。
这是错误的，传热快的物质其散热（吸热）的速度不一定快。
因为物质的传热与热传导系数成正比；散热（吸热）与比热容系数成正比。
传热快物质不一定散热快。
晶格振动假设:每个原子中心的平衡位置在对应晶格格点上；原子离开平衡位置的位移与原子间距相比是小量,可以用谐振近似。
晶体内的原子在各自的平衡位置上作微小的振动，原子间存在着相互作用力，振动在晶体中形成了波；由于晶格周期性条件的限制，波的能量是量子化的。
如果振动微弱，原子间非简谐作用可以忽略，振动模式可以用一系列独立的简谐振子来描述，谐振子的能量量子称为声子。
由于声子对固体材料比热容有功献，而金属电子在一定的温度范围内是恒定的，对固体比热容无贡献。
因此有必要对声子的理论进行研究。
材料的热学性能声子：声子存在弹性波带隙、弹性常数及密度周期分布的材料或结构被称为声子晶体（Phononic Crystals）。
声子这个名词是模仿光子而来（因为电磁波也是一种简谐振动）。
声子与光子都代表简谐振动能量的量子。
所不同的是光子可存在于介质或真空中，而声子只能存在于晶体之中，只有当晶体中的点阵由于热激发而振动时才会有声子，在绝对零度下，即在O K时，所有的简正模式都没有被激发，这时晶体中没有声子，称之为声子真空。
声子与光子存在的范围不同，即寄居区不同。
弹性波在声子晶体中传播时，受其内部周期结构的作用，形成特殊的色散关系（能带结构），色散关系曲线之间的频率范围称为带隙。
图1为二维声子晶体的能带结构，图中阴影所示为带隙。
理论上，带隙频率范围的弹性波传播被抑制，而其它频率范围（通带）的弹性波将在色散关系的作用下无损耗地传播。
石墨熔点比金刚石高的原因
石墨熔点比金刚石高的原因
石墨和金刚石都是常见的矿物，它们都可以用来生产各种工业产品。
两者之间有一个显著的差别是石墨的熔点比金刚石高。
本文将讨论石墨熔点比金刚石高的原因。
首先，石墨比金刚石有更高的熔点，这是由于它们的结构不同造成的。
石墨是一种碳化合物，其结构由一个非常紧密的碳矩阵组成，它被称为石墨键。
因此，石墨的分子紧密结合，需要更多的能量才能使其分解。
而金刚石是一种以碳为基础的化合物，其分子间距离更大，因此它需要较少的能量才能分解。
因此，石墨的熔点比金刚石高。
此外，石墨和金刚石的分子量也有所不同，这也是石墨熔点比金刚石高的原因之一。
石墨的分子量比金刚石低，因此分子间的作用力更强，分子的结合能更高，因此它的熔点也就高了。
另一个原因是，石墨和金刚石的键能也不同，石墨键的键能比金刚石键的键能高得多，因此石墨的结合能更强，熔点也更高。
最后，石墨比金刚石更易熔化，也是石墨熔点比金刚石高的原因之一。
石墨分子间距离比金刚石短，它们的动能更大，因此更容易熔化，因此熔点也更高。
总之，石墨熔点比金刚石高是由于它们结构不同、分子量不同、键能不同以及熔化性不同而导致的。
石墨的熔点比金刚石高，使它能够适用于各种应用，其中包括建筑、电力、煤炭开采等领域。
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NaCl、CsCl、CO2、SiO2、金刚石、石墨、C60晶体结构的特点分析
晶体结构的特点分析通常采用均摊法来分析这些晶体的结构特点。
均摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的原子如果是被n 个晶胞所共有，则每个晶胞只能分得这个原子的1/n 。
1. 氯化钠晶体由下图氯化钠晶体结构模型可得：每个Na +紧邻6个-Cl ，每个-Cl 紧邻6个+Na （上、下、左、右、前、后），这6个离子构成一个正八面体。
设紧邻的Na +与Cl -间的距离为a ，每个Na +与12个Na +等距离紧邻（同层4个、上层4个、下层4个），距离为-Cl 数为a 2。
由均摊法可得：该晶胞中所拥有的Na +数为4216818=⨯+⨯，441121=⨯+，晶体中Na +数与Cl -数之比为1：1，则此晶胞中含有4个NaCl 结构单元。
2. 氯化铯晶体每个Cs +紧邻8个Cl -，每个Cl -紧邻8个Cs +，这8个离子构成一个正立方体。
设紧邻的Cs +与Cl -间的距离为a 23，则每个Cs +与6个Cs +等距离紧邻（上、下、左、右、前、后）。
在如下图的晶胞中Cs +数为+Cs 数与812164112818=+⨯+⨯+⨯，-Cl 在晶胞内其数目为8，晶体中的-Cl 数之比为1：1，则此晶胞中含有8个CsCl 结构单元。
3. 干冰每个CO 2分子紧邻12个CO 2分子（同层4个、上层4个、下层4个），则此晶胞中的CO 2分子数为4216818=⨯+⨯。
4. 金刚石晶体(晶体硅同) 每个C 原子与4个C 原子紧邻成键，由5个C 原子形成正四面体结构单元，C-C 键的夹角为'28109︒。
晶体中的最小环为六元环，每个C 原子被12个六元环共有，每个C-C 键被6个六元环共有(用组合法计算一个碳原子所形成的4个键有C42= 6种两两相邻的组合,故一个碳原子最多可形成C42 ×2= 6× 2 =12个六元环;固定一个键,其余三个键与该键有C31 = 3种两两相邻的组合,故一个C-C 键最多可形成C31 ×2 = 6 个六元环.由"平均值原理"知一个六元环实际拥有6× 1/12 = 1/2个碳原子,拥有6× 1/6 = 1 个C-C 键.)，每个环所拥有的C 原子数为211216=⨯，拥有的C-C 键数为1616=⨯，则C 原子数与C-C 键数之比为2:11:21=。
金刚石和石墨结构
金刚石和石墨结构
金刚石和石墨是两种具有完全不同结构和性质的碳晶体。
金刚石是最
硬的物质之一，石墨则是一种柔软的黑色物质。
金刚石和石墨的这些
不同之处源于它们的晶体结构和化学键的不同。
金刚石的晶体结构是由碳原子按照密堆积的方式排列形成的，每个碳
原子与周围四个碳原子形成共价键，形成了一个非常稳定的晶体结构。
这种密堆积的结构赋予金刚石极高的硬度和抗腐蚀性，使它成为磨具、切削工具、高速切削刀片等领域中不可替代的材料。
与此相反，石墨的晶体结构则是由层状的碳原子形成的。
每个碳原子
与周围三个碳原子形成共价键，形成了强大的二维共面的键。
石墨的
晶体存在如此之多的层，因为这种层状结构能够轻松滑动，之间可以
像页码一样轻松滑动，所以石墨是一种非常柔软的物质。
石墨在各种
领域都有着重要的应用，比如用于石墨纸、润滑剂、电池电极等领域。
除此之外，金刚石和石墨在化学性质方面也存在许多不同。
因为金刚
石的碳原子之间的共价键非常坚固，所以它们几乎不会与其他物质产
生化学反应。
在正常的温度和压力下，金刚石可以防止与许多物质发
生反应，比如氧气和酸。
而石墨在高温和低压下容易变为石墨烯，它
具有可能在生命科学、电子学、能源技术和纳米技术中应用的优异性
质。
综上所述，虽然金刚石和石墨都是由碳原子组成的，但是它们的结构和性质都非常不同，这使它们在各自不同的领域中都有非常重要的应用。
因此，对于这两种晶体的研究和开发是具有重要意义的。
金刚石和石墨原子排列方式
金刚石和石墨原子排列方式
金刚石和石墨都是由碳元素组成的晶体结构，它们的原子排列方式不同，导致它们具有截然不同的物理和化学性质。
金刚石：金刚石的晶体结构是由碳原子通过共价键相互连接而成的三维晶格。
每个碳原子与其他四个碳原子形成均匀分布的四面体结构，形成一个稳定的晶胞。
金刚石的晶格非常稳定，硬度极高，在自然界中被广泛应用于工业切削和珠宝领域。
石墨：石墨的晶体结构是由碳原子通过共价键相互连接而成的层状结构。
每个碳原子与其他三个碳原子形成平面六角环，形成一个碳层。
不同碳层之间则通过弱的范德华力进行堆叠。
这种层状结构使得石墨具有很好的脱层性质，可以很容易地在层与层之间滑动，因此石墨具有良好的润滑性能。
总结起来，金刚石的原子排列方式是三维的，由碳原子通过共价键形成稳定的晶格；而石墨的原子排列方式是层状的，由碳原子通过共价键形成平面六角环，并通过弱的范德华力堆叠在一起。
这两种不同的排列方式决定了金刚石和石墨在物理和化学性质上的差异。
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较石墨和金刚石的晶体结构、结合键和性能。
答：金刚石晶体结构为带四面体间隙的FCC，碳原子位于FCC点阵的结合点和四个不
相邻的四面体间隙位置，碳原子之间都由共价键结合，因此金刚石硬度高，结构致密。
石墨晶体结构为简单六方点阵，碳原子位于点阵结点上，同层之间由共价键结合，邻层之间由范德华力结合，因此石墨组织稀松，有一定的导电性，常用作润滑剂。
1. 单晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，这样的晶体~单晶体．
水晶、雪花、食盐小颗粒、单晶硅、晶须
2 多晶体：如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体~多晶体，其中的小晶体叫做晶粒，其边界称为晶界，多晶体有一定的熔点。
各向同性
金属及合金等.
3 非晶体：没有规则的几何形状，原子在三维空间内不规则排列。
长程无序，各向同性。
常见的非晶体有：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等．
扩散定理
单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的物质量（扩散通量）与该物质在该面积处的浓度梯度成正比。
为扩散通量，表示扩散物质通过单位截面的流量，dC/dx为沿x方向的浓度梯度；D为原子的扩散系数。
负号表示扩散由高浓度向低浓度方向进行。
层错能
金属结构在堆垛时，没有严格的按照堆垛顺序，形成堆垛层错。
层错是一种晶格缺陷，它破坏了晶体的周期完整性，引起能量升高，通常把单位面积层错所增加的能量称为层错能。
层错能出现时仅表现在改变了原子的次近邻关系，几乎不产生点阵畸变。
所以，层错能相对于晶界能而言是比较小的。
层错能越小的金属，则层错出现的几率越大。
在层错能较高的金属如铝及铝合金、纯铁、铁素体钢（bcc）等热加工时，易发生动态回复，因为这些金属中易发生位错的交滑移及攀移。
而奥氏体钢(fcc)、镁及其合金等由于层错能低，不发生位错的交滑移，所以动态再结晶成为动态软化的主要方式。
面心立方的密排面
晶体中原子的堆垛方面心立方晶格的金属: 铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、γ- 铁( γ-Fe, 912℃～1394℃)
式n面心立方：密排面为{111} A BCABCABC……
点阵常数与原子半径R的关系
晶胞棱边的长度称为点阵常数或晶格常数。
对立方晶系，a=b=c,点阵常数用a表示即可；
对六方晶系，a1=a2=a3?c,需要用a和c两个点阵常数来表示晶胞的大小。
1．面心立方：
–最密排方向<110> –即面对角线方向原子半径为
面心立方晶格
（1）晶胞中的原子数
面心立方晶体每个角上的原子只有1/8个属于这个晶胞,六个面中心的原子只有1/2属于这个晶胞,所以面心立方晶胞中的原子数为8*1/8+1/2x6=4.
（2）原子半径
在面心立方晶胞中,只有沿着晶胞六个面的对角线方向,原子是互相接触的,面对角线的长度为.它与4个原子半径的长度相等,所以面心立方晶胞的原子半径.
（3）配位数
所谓配位数是指晶体结构中与任一个原子最近的原子得数目.面心立方晶格的配位数位12.
（4）致密度
面心立方晶格的致密度为:
（5）原子密排面和密排排方向：密排面{111}；密排方向: <110>
（6）原子堆垛方式
原子面的空隙是有三个原子所构成的,原子排列较为紧密,原子堆垛方式为abcabc.
半导体
材料的电阻率界于金属与绝缘材料之间的材料。
这种材料在某个温度范围内随温度升高而增加电荷载流子的浓度，电阻率下降半导体（semiconductor），指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。
半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。
半导体材料的制造
为了满足量产上的需求，半导体的电性必须是可预测并且稳定的，因此包括掺杂物的纯度以及半导体晶格结构的品质都必须严格要求。
常见的品质问题包括晶格的错位（dislocation）、双晶面（twins），或是堆栈错误（stacking fault）都会影响半导体材料的特性。
对于一个半导体元件而言，材料晶格的缺陷通常是影响元件性能的主因。
目前用来成长高纯度单晶半导体材料最常见的方法称为裘可拉斯基制程（Czochralski process）。
这种制程将一个单晶的晶种（seed）放入溶解的同材质液体中，再以旋转的方式缓缓向上拉起。
在晶种被拉起时，溶质将会沿着固体和液体的接口固化，而旋转则可让溶质的温度均匀。
密排面和密排方向
不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上原子排列方式和排列密度不一样。
在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面为{110}, 称为密排面; 原子密度最大的晶向为<111>, 称为密排方向。
在面心立方晶格中, 密排面为{111}, 密排方向为<110>。
密排六方，原子密排面和密排排方向：密排面:{0001}；密排方向:[1120]。