石墨是单晶体吗,有各向异性吗

易金矿业网 2023-05-27 22:26 编辑:admin 286阅读

一、石墨是单晶体吗,有各向异性吗

在石墨晶体中,同层的碳原子以sp2杂化形成共价键,每一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六连连形的环,伸展成片层结构,这里C-C键的键长皆为142pm,这正好属于原子晶体的键长范围,因此对于同一层来说,它是原子晶体。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道,它们相互重叠。电子比较自由,相当于金属中的自由电子,所以石墨能导热和导电,这正是金属晶体特征。因此也归类于金属晶体。 石墨晶体中层与层之间相隔340pm,距离较大,是以范德华力结合起来的,即层与层之间属于分子晶体。但是,由于同一平面层上的碳原子间结合很强,极难破坏,所以石墨的溶点也很高,化学性质也稳定。 鉴于它的特殊的成键方式,不能单一的认为是单晶体或者是多晶体,现在普遍认为石墨是一种混合晶体。

具有各向异性的特征

二、石墨 铜 铁 塑料 相同条件下哪个电阻率大?答案怎么会是石墨!!求回答,谢!

电阻率大是指相同的截面积和长度的条件下,石墨的电阻大于铜和铁的电阻。虽然石墨可以导电,但是他的导电能力毕竟不如金属强。关于塑料,绝大多数塑料是不导电的,只有特殊的导电塑料才能导电,目前好像还只是试验阶段。那个是在聚乙炔里面掺杂碘来导电,按道理来讲电阻率会大一点。

三、请问石墨烯薄膜是各向同性还是各向异性?

学过固体物理学的都应该知道,晶体是各向异性的,非晶体是各向同性的石墨烯是典型的二维晶体,应该是各向异性的

四、总结碳的三种同素异性体的结构特征和成键规律;说明金刚石和石墨的物理性质为什么截然不同

碳有三种同素异形体,即金刚石、石墨和无定形碳。无定形碳有炭黑、木炭、焦炭、骨炭、活性炭等。统称黑碳。这三种同素异形体的物理性质差别很大。但在氧气里燃烧后的产物都是二氧化碳。

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1.55×10-10 m,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。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.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。

3.无定形碳

所谓无定形碳是指其内部结构而言。实际上它们的内部结构并不是真正的无定形体,而是具有和石墨一样结构的晶体,只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱而不规则,晶体形成有缺陷,而且晶粒微小,含有少量杂质。

无定形碳包括:

炭黑 木炭 焦炭 活性炭 骨炭 糖炭

无定形碳跟少量砂子、氧化铁催化剂混合,在约3500℃中加热,使产生的碳蒸气凝聚,可得人造石墨。

金刚石是由碳原子以共价键连接形成的正“四面体空间网状结构”的“原子晶体”,石墨是一种“层状结构”的“过渡型晶体”:层内碳原子以共价键结合形成正六边形网状结构,层与层之间距离较大,相当于分子间力的作用;金刚石是硬度最大的物质、不能导电,而石墨的硬度较小、层之间可以相对滑动、导电性好,化学性质较金刚石活泼。足球烯是一个较为前沿的物质,它是由若干个碳原子相互结合成为类似足球状的分子,所以它属于分子晶体。而一般来说分子晶体较原子晶体和过渡性晶体的熔沸点更低。

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