碳的同素异形体ppt课件.pptx
碳的同素异形体,Allotrope of carbon,同素异形体,同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，但性质却不相同的单质。同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异。例：,碳,碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳和生物之中。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物有机物更是生命的根本。,自然界中C的存在形式主要为气态和固态。碳同素异形体指的是元素碳的同素异形体，即纯碳元素所能构成的各种不同的分子结构。,碳的同素异形体,石墨钻石（金刚石）C-60（富勒烯、足球烯）碳纳米管蓝丝黛尔石直链乙炔碳无定形碳（内部结构为石墨）,自然界中C的存在形式主要为气态和固态。碳同素异形体指的是元素碳的同素异形体，即纯碳元素所能构成的各种不同的分子结构。,碳的同素异形体,石墨钻石（金刚石）C-60（富勒烯、足球烯）碳纳米管蓝丝黛尔石直链乙炔碳无定形碳（内部结构为石墨）,碳纳米管,生活中的应用及明显区别,钻石及石墨*钻石是人类已知最硬的矿石；石墨却是最软的矿石之一。*钻石是终极的研磨剂；石墨却是非常好的润滑剂。*钻石是一流的绝缘体；石墨却是良导体。*钻石通常是透明的；石墨却是不透光的。*钻石的结晶是六方晶系；石墨却是立方晶系。*钻石的价值昴贵；石墨却是普通。不定形碳及碳纳米管*不定形碳是最容易合成的材料之一；碳纳米管却需极端高昴的成本才能制得。*不定形碳是完全等方向扩展的材料；碳纳米管却是只有一个方向前后延伸的材料。,返回,石墨,石墨是一种深灰色有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。石墨属于混合型晶体，既有原子晶体的性质又有分子晶体的性质。质软，有滑腻感，具有优良的导电性能。熔沸点高。石墨分子中每一个碳原子只与其他三个碳原子以共价键连接，以较强的力结合，形成了一种层状的结构，而层与层之间的结合力较小，因此石墨可以作为润滑剂。用途是制作铅笔，电极，电车缆线等。,返回,金刚石,金刚石是最为坚固的一种碳结构，成空间网状结构，最终形成了一种硬度大、活性差的固体。金刚石的熔沸点高，熔点超过3500，相当于某些恒星表面温度。在金刚石分子中，每一个碳原子都被另外四个碳原子包围着，这些碳原子以很强的结合力连接在一起，形成了一个巨大的分子，由于钻石中的C-C键很强，所以所有的电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，因此金刚石很坚硬，是绝缘体。用途是作装饰品，钻头材料等。,返回,C-60（富勒烯）,C60分子具有芳香性，溶于苯呈酱红色。可用电阻加热石墨棒或电弧法使石墨蒸发等方法制得。C60有润滑性，可能成为超级润滑剂。金属掺杂的C60有超导性，是有发展前途的超导材料。C60还在半导体、催化剂、蓄电池材料和药物等许多领域得到应用。C60分子可以和金属结合，也可以和非金属负离子结合。富勒烯的成员还有C78、C82、C84、C90、C96等也有管状等其他形状。,返回,碳纳米管,碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形螺旋型等三种。据有良好的导电性、导热性，也是良好的光的介质，化学性质稳定。,返回,碳纳米管强度高具有韧性、重量轻、比表面积大，性能稳定，随管壁曲卷结构不同而呈现出半导体或良导体的特异导电性，场发射性能优良。利用碳纳米管可以制成高强度碳纤维材料和复合材料，如其强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6，被科学家称为未来的“超级纤维”,蓝丝黛尔石,蓝丝黛尔石和钻石相同，也是由碳原子组成，但排列方式不同。模拟结果显示，蓝丝黛尔石可经受的压力比钻石高58%，也就是比钻石硬一半以上。蓝丝黛尔石在自然界中很稀少。钻石又因晶体结构及特性称作六方金刚石。蓝丝黛尔石是一种六方晶系的金刚石，属于碳同素异形体的一种构形，是流星上的石墨在坠入地球时所形成。撞击时的巨大压力及热量改变石墨构形形成金刚石，却又保留了石墨的平行六边形晶格，并构成了立方的六方晶格。,返回,直链乙炔碳,直链乙炔碳，也称线型碳，碳的一种同素异形体，具有碳碳单键和三键交替。是已知天然最硬材料金刚石的40倍，因此将是很好的纳米材料。,无定形碳,一般指木炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和炭黑等。基本用途 炭黑：黑色粉末，一般用于黑色颜料、制作墨汁、油墨及作橡胶的耐磨增强剂焦炭：浅灰色、多孔坚硬固体，一般用于冶炼金属以及生产水煤气。木炭：灰黑色、多孔性固体，一般用于燃料、火药的制作活性炭：黑色、多孔性颗粒或粉末，一般用于防毒面具中过滤空气，水净化,返回,拓展：石墨烯,石墨烯是一种二维晶体，最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。,返回,总结,碳的同素异形体它们晶体结构和键型都不同。碳同素异形体系统横跨完全极端且十分不同的范围。化学性质与物理性质均有差异，以熟知的金刚石与石墨为例，金刚石每个碳原子与相邻的四个碳原子以共价键连接，形成四面体结构。而石墨中，碳原子呈层状排列，每一层的碳原子以共价键连接形成平面六边形。,同素异形体的不同性质是由微观结构的不同所决定的。,返回,谢谢！,返回,
