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    碳的同素異形體介紹 聽語音

    定義

    碳同素異形體指的是元素碳的同素異形體,即純碳元素所能構成的各種不同的分子結構。

    包含種類

    *石墨

    *鑽石(金剛石)

    *富勒烯(Fullerenes,也被稱為巴基球或足球烯)

    *無定形碳(Amorphous,不是真的異形體,內部結構是石墨)

    *碳奈米管(Carbon nanotube)

    *藍絲黛爾石(Lonsdaleite,與鑽石有相同的鍵型,但原子以六邊形排列,也被稱為六角金剛石)

    *趙石墨(Chaoite,石墨與隕石碰撞時產生,具有六邊形圖案的原子排列)

    *汞黝礦結構(Schwarzite,由於有七邊形的出現,六邊形層被扭曲到“負曲率”鞍形中的假想結構)

    *纖維碳(Filamentous carbon,小片堆成長鏈而形成的纖維)

    *碳氣凝膠(Carbon aerogels,密度極小的多孔結構,類似於熟知的矽氣凝膠)

    *碳奈米泡沫(Carbon nanofoam,蛛網狀,有分形結構,密度是碳氣凝膠的百分之一,有鐵磁性)

    最常見的兩種單質是高硬度的鑽石和柔軟滑膩的石墨,它們晶體結構和鍵型都不同。金剛石每個碳都是四面體4配位,類似脂肪族化合物;石墨每個碳都是三角形3配位,可以看作無限個苯環稠合起來。

    碳同素異形體系統橫跨完全極端且十分不同的範圍。

    生活中的應用 聽語音

    鑽石及石墨

    * 鑽石是人類已知最硬的礦石;石墨卻是最軟的礦石之一。

    * 鑽石是終極的研磨劑;石墨卻是非常好的潤滑劑。

    * 鑽石是一流的絕緣體;石墨卻是良導體。

    * 鑽石通常是透明的;石墨卻是不透光的。

    * 鑽石的結晶是六方晶系;石墨卻是立方晶系。

    * 鑽石的價值昴貴;石墨卻是普通。

    不定形碳及碳奈米管

    * 不定形碳是最容易合成的材料之一;碳奈米管卻需極端高昴的成本才能製得。

    * 不定形碳是完全等方向(isotropic)擴充套件的材料;碳奈米管卻是隻有一個方向前後延伸的非等方向(anisotropic)材料。

    富勒烯

    (詳見詞條富勒烯)

    C60分子具有芳香性,溶於苯呈醬紅色。可用電阻加熱石墨棒或電弧法使石墨蒸發等方法制得。C60有潤滑性,可能成為超級潤滑劑。金屬摻雜的C60有超導性,是有發展前途的超導材料。C60還可能在半導體、催化劑、蓄電池材料和藥物等許多領域得到應用。C60分子可以和金屬結合,也可以和非金屬負離子結合。當鹼金屬原子和C60結合時,電子從金屬原子轉到C60分子上,可形成具有超導效能的MxC60,其中M為K,Rb,Cs;x為摻進鹼金屬原子的數目。K3C60在18K以下是超導體,在18K以上是導體,摻進原子數可達6個,K6C60是絕緣體。C60是既有科學價值又有應用前景的化合物,在生命科學、醫學、天體物理等領域也有定的意義。富勒烯的成員還有C78、C82、C84、C90、C96等也有管狀等其他形狀。

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