虽然金刚石和石墨都是由碳原子组成,但由于碳原子的排列顺序不同,所以金刚石和石墨物理性质不同。金刚石是立方晶体结构,在金刚石晶体中,每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键,构成正四面体。由于金刚石中的碳碳键很强,所以金刚石硬度大,熔点极高;又因为所有的价电子都被限制在共价键区域,没有自由电子,所以金刚石不导电。石墨全部以sp2杂化轨道和邻近的三个碳原子形成三个共价单键并排列成平面六角的网状结构,这些网状结构以范德瓦耳斯力联成互相平行的平面,构成层片结构,属六方晶系,具完整的层状解理。解理面以分子键为主,对分子吸引力较弱,故其天然可浮性很好。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。
原子排布不同:金刚石是四面体结构的,很稳定,而且各个原子间的键长相等,各原子的电子层稳定,不导电。石墨是层状的,层与层之间的键长相对同一层之间要长,所以强度较低,电子层相对不稳定,导电。
d
试题分析:金刚石和石墨是由同种的碳原子构成,所以原子的大小相同,但由于内部碳原子的排列方式不同,导致这两种物质物理性质差异很大,故选d。
点评:碳元素有金钢石、石墨等同素异形体,同素异形体由于结构不同,即原子排列方式不同,彼此间物理性质有差异;但由于是同种元素形成的单质,所以化学性质相似。
以单质形式存在的碳有金刚石、石墨,还有无定形碳,如木炭、活性炭、焦碳和炭黑等。
1、金刚石、石墨的物理性质和用途
金刚石
石墨
外观
无色透明正八面体晶体
深灰色有金属光泽的细鳞片状固体
硬度
最硬
最软
导电性
无
良好
导热性
无
良好
用途
钻探机钻头、刻刀、装饰品
电极、铅笔芯、润滑剂
金刚石、石墨都是由元素组成的单质,但它们的物理性质有很大的差别。
【考点】利用分子与原子的性质分析和解决问题;核外电子在化学反应中的作用.【分析】物质的结构决定物质的性质,根据常见的物质的结构和性质分析回答有关的问题.【解答】( 1 )金刚石和石墨物理性质差异大的原因是碳原子排列方式不同;( 2 )一氧化碳和二氧化碳的化学性质不同的原因是分子构成不同;( 3 )元素的性质主要是由最外层的电子数决定的,钠原子和氧原子化学性质不同是因为最外层电子数不同.故答为:( 1 )碳原子排列方式; ( 2 )分子构成;( 3 )最外层电子数.
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