科技馆展览——化学系列活动

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1、科技馆展览化学系列活动金刚石、石墨和S都是山碳元素组成的单质，但三种单质中碳原子的排列方式不同，导致他们在物理性质和用途上存在比较人的弟异。即：结构决定性质，性质决定用途。1.金刚石纯净的金刚石是无色透明、正八而体形状的固体。金刚石是天然存在的最硬的物质。右图是金刚石的微观结构图，每一个小球代表一个碳原子，每个碳原子位于一个正四面体的中心，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。世界上最著名的金刚石产地在南部非洲。这个地区的金刚石常常存在死火山的喷井中。人们认为它们是在极高的温度和压强下慢慢地形成的。开采出来的金刚石并没有宝石的外形和光彩，通过切割和磨光等工艺才给它们

2、以光耀的外形。习惯上人们常将加工过的称为钻石,而未加工过的称为金刚石。金刚石是最好的热导体。完整的金刚石单晶的导热性是银和铜的导热性的5倍（银和铜是最好的金属导体）。它的不导电性结合着它的优良的导热性使金刚石在半导体装置方面很有用。金刚石在普通溶剂中是不溶解的。人造金刚石与天然金刚石在化学上是完全等同的，但它们是在实验室中生产出來的。它们是在对石墨以及作为溶剂和催化剂的金属施以极高的压强（5500大气压）和高温（2000°C）约一天的时间后制得的。金刚石的硬度很大。它是碳的最密集的形式，密度大约是水的3.5倍。它的硬度（抗磨性）和密度都可以用它的结构来解释。由于它冇极高的硬度，金刚石被用于切

3、割、钻孔和研磨。金刚石常被用來作为经久耐用的唱机针头。2.石墨石墨是深灰色的冇金属光泽而不透明的细鳞片状固体。质地很软，有滑腻感，在隔绝空气的条件下，其熔点在3000°C以上，是最耐高温的矿物Z-o右图是石墨的微观结构示意图。石墨晶体是层状结构。在每一层内，每个碳原子都和相邻的三个碳原了相连，六个碳原了排成正六边形，一个个六边形排列成平面的网状结构。层与层Z间作用力较微弱，因此石墨的润滑性很好。自然界中纯净的石墨是没有的，其中往往含有杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。石墨的工业特性主要决定于它的结晶形态。结晶不同的石墨矿物，具冇不同的工业价值和用途。石墨由于其特殊结构，而

4、具有如下特殊性质：（1）耐高温性；（2）导电、导热性；（3）化学稳定性；（4）可塑性；（5）抗热震性。石墨在工业上用途很广，用于制作冶炼上的高温堆竭，机械工业上的润滑剂，制作电极、电刷、电棒、碳管、铅笔芯以及电视涂料等。3.石墨与金刚石性质和用途上的差异：（1）利用金刚石硬度大、耐高温的性质町作钻探机的钻头；利用硬度大，可作玻璃刀；由于金刚石对光有折射散射作用，可做装饰品。（2）利用石墨是一种深灰色、质软的固体，可做铅笔芯；利用石墨滑腻、耐高温，可做高温润滑剂。（3）石墨nJ导电，町以作电极，又耐高温nJ做高温电炉的电极。（4）利用石墨传热性能好，且耐高温，可做石墨Wo（5）利用石墨耐酸碱和

5、耐腐蚀性强，可做化工管道，耐酸槽、耐碱槽等。4.木炭、活性炭、焦炭、炭黑木炭、活性炭、焦炭及炭黑等都是由细小的石墨晶体和少量杂质组成。木炭是-•种黑色多孔的固体。在隔绝空气的条件下加热木材，可以制得木炭。因为木炭具有疏松多孔的结构，表而积很人，能把气体或溶液屮的一些物质吸附在它的表而，可做吸附剂。活性炭是黑色粉末状和颗粒状的固体。把木炭在隔绝空气的情况下加强热，并不断通入水蒸气，便町得到活性炭。它具冇质轻、多孔、疏松、表面积非常大的特点，因此吸附性很好。活性炭具有比木炭更优良的吸附性能，可用來净化各种气体或液体。例如，活性炭可用做电冰箱的去味剂和制糖工业的脱色剂。防毒而具的滤毒罐里装的活性炭

6、，可吸附毒气，而使纯净的空气通过。煤通过高温干馆生产焦炭，焦灰是一种浅灰色，多孔性，质地坚硬的固体，用于冶炼金属。炭黑是一种黑色的极细粉末，由含碳的有机化合物不完全燃烧或强热分解制得的。蜡烛就是一种含碳的有机物，让它不完全燃烧，能制得炭黑。简单操作是：点燃一支蜡烛，把冷碟子放在火焰的上方，就可以收集到炭黑。炭黑，可用于制造汕墨、汕漆、鞋汕、颜料以及橡胶轮胎的填料。5•爲分子是-•种由60个碳原子结合构成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形，它形似足球，因此又被称为足球烯。足球烯是美国休斯顿赖斯大学的克罗脱(Kroto,II.W.)和史沫莱(Small

7、ey,R.E.)等人于1985年提出的，他们用人功率激光束轰击石墨使其气化，用IMP"压强的氨气产生超声波，使被激光束气化的碳原子通过一个小喷嘴进入真空膨胀，并迅速冷却形成新的碳单质,从而得到了C6X的组成及结构已经被质谱、X射线分析等实验证明。此外，还冇C7。等许多类似C6。分子也已被相继发现。1991年，科学家们发现，C6。屮掺以少量某些金属示具有超导性，且这种材料的制作工艺比制作传统的超导材料——陶瓷耍