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金刚石结构什么特点(金刚石有什么特性?)

浏览量:1201 时间:2023-02-28 16:38:28 作者:采采

金刚石结构什么特点(金刚石有什么特性?)

比较金刚石和石墨的结构特点及其主要特征?

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1.55×10-10m,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。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。

金刚石有什么特性?

1、硬度:摩氏硬度10,新摩氏硬度15,显微硬度10000kg/mm2,显微硬度比石英高1000倍,比刚玉高150倍。金刚石硬度具有方向性,八面体晶面硬度大于菱形十二面体晶面硬度,菱形十二面体晶面硬度大于六面体晶面硬度。

2、颜色:金刚石有各种颜色,从无色到黑色都有,以无色的为特佳。它们可以是透明的,也可以是半透明或不透明。许多金刚石带些黄色,这主要是由于金刚石中含有杂质。金刚石的折射率非常高,色散性能也很强,这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。金刚石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。金刚石原生矿仅产出于金伯利岩筒或少数钾镁煌斑岩中。金伯利岩等是它们的母岩,其他地方的金刚石都是被河流、冰川等搬运过去的。金刚石一般为粒状。如果将金刚石加热到1000℃时,它会缓慢地变成石墨。

3、亮度:金刚石因为具有极高的反射率,其反射临界角较小,全反射的范围宽,光容易发生全反射,反射光量大,从而产生很高的亮度。

4、光泽:金刚石出类拔萃般坚硬的、平整光亮的晶面或解理面对于白光的反射作用特别强烈,而这种非常特征的反光作用就叫作金刚光泽。

5、稳定性:金刚石化学性质稳定,具有耐酸性和耐碱性,高温下不与浓HF、HCl、HNO3作用,只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融体中,或与K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸时,表面会稍有氧化;在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高温气体中腐蚀。

金刚石有什么特性?

金刚石是自然界中最硬的矿物,它晶莹美丽,含量稀少,因此被人们誉为宝石之王。

坚硬、漂亮的金刚石,与又软又滑的石墨是同胞兄弟,它们出自同一个母体——碳。只是形成的条件不同,使“兄弟”俩的相貌、脾气不大相同。金刚石是在地球深处高温(1800℃)、高压(7万个大气压)条件下形成的,碳原子间结构十分牢固且作规律性排列,因此金刚石具有高硬度、高熔点、高绝缘性、化学稳定性、耐酸碱腐蚀性等特性。

金刚石的晶面和抛光面呈现夺目的光彩,它在紫外线或X射线照射下会发出天蓝色、紫色荧光,经曝晒后,置于暗室内,能发出淡青色磷光,所以我国古代人们称它为“夜明珠”。珍贵的钻石,就是金刚石琢成的。

金刚石形成于地球深部的岩浆中。在高温、高压的作用下,岩浆中的原生碳结晶生成金刚石。由于地壳运动,岩浆挟带着金刚石颗粒沿着断裂带向地表运动,在适当的部位冷却硬结形成岩浆岩,这便是金刚石矿。这种岩石于1870年最先在南非的金伯利城附近发现,因此地质学家称它为“金伯利岩”。1979年在澳大利亚发现了另一种金刚石的源岩,名叫“钾镁煌斑岩”,它的金刚石含量和规模都超过了南非。

世界上产金刚石的国家,以澳大利亚、博茨瓦纳居首。我国的山东省、辽宁省有原生金刚石矿。重为158.786克拉的常林钻石就是1977年12月21日在山东临沭县境内发现的。

绝大多数的宝石金刚石都很小。1克拉(等于0.2克)以上的就算大钻石;超过100克拉的极其稀少,人们视若珍宝。到目前为止,世界上所发现的重量超过324克拉的天然金刚石只有几十颗。金刚石的价格比黄金还要贵。在国际市场上,1克拉金刚石的价格,相当于两吨大米的价格。

金刚石的导热能力比铜高4倍,是电子技术和激光技术中的优良散热材料。由于它的硬度高,所以常被用作地质钻探的钻头和切削金属的工具,既锋利又不发热。现在,人们已经能用人工合成金刚石了。

1987年,科学家在流星中发现了微粒金刚石,这表明太空也有金刚石。

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