金刚石和石墨的晶体结构

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
金刚石和石墨的晶体结构
金刚石和石墨的晶体结构之一1．金刚石的晶体结构金刚石是典型的原子晶体，在这种晶体中的基本结构微粒是碳原子。

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15.5nm，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为一个巨大的分子。

由于C—C 键的键能大（为347kJ/mol），价电子都参与了共价键的形成，使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3550 ℃，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力（范德华力）结合起来；形成石墨晶体。

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间容易滑动，工业上用石墨作固体润滑剂。

金刚石和石墨的晶体结构之二世界上金刚石的主要产地在非洲，近年来我国也发现了有工业开采价值的金刚石矿。

金刚石也可以人工合成，它是以石墨为原料，用FeS 作溶剂，在高温高压的条件下制成的。

人造金刚石在某些性能方面还胜过天然金刚石（如耐用性），在石油和地质钻探工作中已广泛采用以
金刚石制成的钻具。

金刚石是物质中硬度最大的，比重平均为3.5，室温下对所有化学试剂都显惰性，在空气和氧中加热到800℃左右能燃烧生成二氧化碳，它的熔点（3570℃）是所有元素中最高的。

金刚石是典型的原子晶体，。