物質是由原子,分子等微觀粒子構成的.由原子構成的有;金屬單質,稀有氣體單質,大多數非金屬單質(例如Fe)

由分子構成的有:非金屬氣態單質,少量液態氣態<Br2,I2>,組成中不含金屬元素和銨根的化合物(例如Co2)

由離子構成的有;組成上不含銨根或金屬元素的化合物(例如Nacl)

物理;

物質是由原子和分子構成的,原子由分子構成.有的分子由單個原子組成,叫做 單分子原子 絕大多數分子由多個原子組成,叫做 多原子分子 原子由原子核和電子組成,原子核帶正電,電子帶負電.原子核又由質子和中子組成,質子帶正電荷,中子不帶電.質子和中子都是由夸克組成的

金屬晶體本身沒見到過層狀結構的。

1、常見的層狀結構單質如石墨 2、金屬材料複合為層狀，由加工工藝決定 如分層鍍 分層軋再合軋 高溫層噴等

所以 原子間的作用力很強 層與層間易滑動 富勒烯:固態碳的第三種結構形式, 三維空心球狀結構(包括C60、C70

1.碳的同素異形體

（1）碳的同素異形體有金剛石、石墨和碳60等富勒烯，它們的不同性質是由微觀結構的

不同所決定的。

所決定的。

外觀

密度（g/cm3）

熔點（K）

沸點（K）

莫氏硬度

導電、導熱性

燃燒熱（kJ/mol）

化學活潑性

金剛石

無色

透明

3．51

>3823

5100

10

不導電

395．40

不活潑

石墨

灰黑色不透明

2．25

3925

5100

1

導電、導熱性好

393．50

比金剛石稍活潑

金剛石呈正四面體空間網狀立體結構，碳原子之間形成共價鍵。當切割或熔化時，

需要克服碳原子之間的共價鍵，金剛石是自然界已經知道的物質中硬度最大的材料，它的

熔點高。上等無暇的金剛石晶瑩剔透，折光性好，光彩奪目，是人們喜愛的飾品，也是尖

端科技不可缺少的重要材料。顆粒較小、質量略為低劣的金剛石常用在普通工業方面，如

用於製作儀器儀表軸承等精密元件、機械加工、地質鑽探等。鑽石在磨、鋸、鑽、拋光等

加工工藝中，是切割石料、金屬、陶瓷、玻璃等所不可缺少的；用金剛石鑽頭代替普通硬

質合金鑽頭，可大大提高鑽進速度，降低成本；鑲嵌鑽石的牙鑽是牙科醫生得心應手的工

具；鑲嵌鑽石的眼科手術刀的刀口鋒利光滑，即使用1000被的顯微鏡也看不到一點缺陷，

是摘除眼睛內白內障普遍使用的利器。金剛石在機械、電子、光學、傳熱、軍事、航天航

空、醫學和化學領域有著廣泛的應用前景。

石墨是片層狀結構，層內碳原子排列成平面六邊形，每個碳原子以三個共價鍵與其它

碳原子結合，同層中的離域電子可以在整層活動，層間碳原子以分子間作用力（範德華

力）相結合。石墨是一種灰黑色、不透明、有金屬光澤的晶體。天然石墨耐高溫，熱膨脹

係數小，導熱、導電性好，摩擦係數小。石墨被大量用來做電極、坩堝、電刷、潤滑劑、

鉛筆等。具有層狀結構的石墨在適當條件下使某些原子或基團插入層內與C原子結合成石

墨層間化合物。這些插入化合物的性質基本上不改變石墨原有的層狀結構，但片層間的距

離增加，稱為膨脹石墨，它具有天然石墨不具有的可繞性，回彈性等，可作為一種新型的

工程材料，在石油化工、化肥、原子能、電子等領域廣泛應用。

（2）碳60

1985年，美國德克薩斯洲羅斯大學的科學家們製造出了第三種形式的單質碳C60， C60是

由60個碳原子形成的封閉籠狀分子，形似足球，C60為黑色粉末，易溶於二硫化碳、苯等

溶劑中。人們以建築大師B.富勒的名字命名了這種形式的單質碳，稱為富勒烯

（fullarene）。這是因為富勒設計了稱為球狀穹頂的建築物，而某些富勒烯的結構正好與

其十分相似。C60曾又被稱足球烯、巴基球等，它屬於球碳族，這一類物質的分子式可以

表示為Cn，n為28到540之間的整數值，有C50、C70、C84、C240等，在這些分子中，

碳原子與另外三個碳原子形成兩個單鍵和一個雙鍵，它們實際上是球形共扼烯。

富勒烯分子由於其獨特的結構和性質，受到了廣泛的重視。人們發現富勒烯分子籠狀

結構具有向外開放的面，而內部卻是空的，這就有可能將其他物質引入到該球體內部，這

樣可以顯著地改變富勒烯分子的物理和化學性質。例如化學家已經嘗試著往這些中空的物

質中加進各種各樣的金屬，使之具有超導性，已發現C60和某些鹼金屬化合得到的超導體

其臨界溫度高於近年研究過的各種超導體，科學家預言C540有可能實現室溫超導；也有

設想將某些藥物置入C60球體空腔內，成為緩釋型的藥物，進入人體的各個部位。在單分

子奈米電子器件等方面有著廣泛的應用前景，富勒烯已經廣泛地影響到物理、化學、材料

科學、生命及醫藥科學各領域。

（3）碳奈米管

碳奈米管可分單層及多層的碳奈米管，它是由單層或多層同心軸石墨層捲曲而成的中空碳

管，管直徑一般為幾個奈米到幾十個奈米，多層碳奈米管是管壁的石墨層間距為0.34納

米，與平面石墨層的間距一樣，不論是單層還是多層碳奈米管，前後末端類似半圓形，結

構基本上與碳六十相似，使整個碳管成為一個封閉結構，故奈米碳管也是碳簇的成員之

一。碳奈米管非常微小，5萬個並排起來才有人的一根頭髮絲寬，是長度和直徑之比很高

的纖維。

碳奈米管強度高具有韌性、重量輕、比表面積大，效能穩定，隨管壁曲捲結構不同而

呈現出半導體或良導體的特異導電性，場發射效能優良。自1991年單層碳奈米管的發現和

宏觀量的合成成功以來，由於具有獨特的電子結構和物理化學性質，碳奈米管在各個領域

中的應用已引起了各國科學家的普遍關注，已成為富勒烯和奈米科技領域的研究熱點。

利用碳奈米管可以製成高強度碳纖維材料和複合材料，如其強度為鋼的100倍，重量則只有

鋼的1/6，被科學家稱為未來的“超級纖維”；在航天事業中，利用碳奈米管制造人造衛星的

拖繩，不僅可以為衛星供電，還可以耐受很高的溫度而不會燒燬；用金屬灌滿碳奈米管，

然後把碳層腐蝕掉，還可以得到導電效能非常好的奈米尺度的導線；利用碳奈米管做為鋰

離子電池的正極和負極材料可以延長電池壽命，改善電池的充放電效能；利用碳奈米管制

成極好的發光、發熱、發射電子的準點光源，製成平面顯示器等，使壁掛電視成為可能；

在電子工業上、用碳奈米管生產的電晶體，體積只有半導體的1/10，用碳基分子電子裝置

取代電腦晶片，將引發計算機的新的革命；碳奈米管可以在較低的氣壓下儲存大量的氫元

素，利用這種方法制成的燃料不但安全效能高，而且是一種清潔能源，在汽車工業將會有

廣闊的發展前景；碳奈米管還可作為催化劑載體和膜材料。

2、磷的同素異形體

磷有多種的同素異形體，其中主要有白磷、紅磷、黑磷等。

固體白磷（P4）是白色的，遇光逐漸變成黃色，它難溶於水，易溶於二硫化碳。白磷

有毒，誤食0.1g就能致死。白磷呈正四面體結構。白磷性質較活潑。它和空氣或潮氣接觸

時發生緩慢氧化反應，部分能量以光的形式放出，這便是白磷在暗處發光的原因，叫做磷

光現象。白磷的著火點為313K，在空氣中容易自燃。白磷要儲存在水中。利用白磷的易燃

性和生成物五氧化二磷能形成煙霧的特性，可制燃燒彈和煙霧彈。在工業上，白磷主要用

在製造高純度的磷酸、磷酸鹽、農藥、訊號彈等的製造。

紅磷是一種暗紅色粉末，它難溶於水和二硫化碳，沒有毒性。紅磷的結構可能為P4正

四面體的一個P—P鍵斷裂後形成的長鏈狀。紅磷的化學性質比白磷穩定得多。紅磷要加熱

到513K才燃燒，生成物也是五氧化二磷。紅磷用於火柴生產，火柴盒側面所塗的物質就是

紅磷與三硫化二銻等的化合物。

黑磷具有石墨狀片層結構，有導電性，有“金屬磷”之稱。黑磷化學性質最穩定。

將白磷隔絕空氣加熱到在533K，就會轉化為紅磷，紅磷加熱到689K時昇華，它的蒸

氣冷卻後凝華為白磷。

白磷和紅磷的相互轉化實驗：取一支長約30釐米、直徑約1釐米的玻璃管，一端用橡

皮塞塞緊。在玻璃管裡放入兩粒黃豆大小的乾燥紅磷，用細玻璃棒把它推到玻璃管的中

部。把玻璃管平夾在鐵架臺上，在盛紅磷的部分微微加熱。開始時紅磷會著火燃燒，有白

煙產生。但因玻璃管的一端已被塞住，空氣不能流通，火焰就熄滅了。不久在紅磷兩旁玻

璃管的內壁上各有一薄層白磷出現。

把這支玻璃管取下，放在開有一個小孔的紙盒裡。在暗處透過小孔觀察，可以看到白

磷在發光，不久即熄滅。拔掉一端的塞子，輕輕搖動玻璃管使空氣流通，白磷又重行發

光。

3、硫的同素異形體

硫有幾種同素異形體，最常見的是晶狀的斜方硫和單斜硫。斜方硫在369K以下穩定，

單斜硫在369K以上穩定。將單質硫加熱到369K，斜方硫不經熔化直接變成單斜硫。當它

冷卻時，發生相反的變化。若把加熱到503K的熔融態的硫急速傾入冷水中，糾纏在一起

的長鏈被固定下來，它就會快速冷卻形成一種軟橡膠狀、可以拉伸的彈性硫，經放置後彈

性硫會逐漸轉變為晶狀硫。

4、臭氧

(1)臭氧的化學性質

臭氧是氧的同素異性體，為無色氣體，有特殊臭味。臭氧在常溫下分解緩慢，在高溫

下分解迅速，形成氧氣。Ag、Hg等在空氣或氧氣中不易被氧化的金屬，可以與臭氧反

應。臭氧在大氣汙染中有著重要的意義，在紫外線的作用下，臭氧與烴類和氮氧化物的

光化學反應，形成具有強烈刺激作用的有機化合物稱為光化學煙霧。臭氧在水中的溶解

度比較高，是一種廣普高效消毒劑。

(2)臭氧對人體的危害

臭氧具有強烈的刺激性，對人體有一定的危害。它主要是刺激和損害深部呼吸道，

並可損害中樞神經系統，對眼睛有輕度的刺激作用。當大氣中臭氧濃度為0.1mg/m3時，

可引起鼻和喉頭粘膜的刺激；濃度在0.1-0.2mg/m3時，引起哮喘發作，導致上呼吸道疾

病惡化，同時刺激眼睛，使視覺敏感度和視力降低。臭氧濃度在2mg/m3以上可引起頭

痛、胸痛、思維能力下降，嚴懲時可導致肺氣腫和肺水腫。此外，臭氧還能阻礙血液輸氧

功能，造成組織缺氧；使甲狀腺功能受損、骨骼鈣化，還可引起潛在性的全身影響，如誘

發淋巴細胞染色體畸變，損害某些酶的活性和產生溶血反應。

(3)室內空氣中臭氧的來源

臭氧主要來自室外的光化學煙霧。此外，室內的電視機、影印機、鐳射印刷機、負離

子發生器、紫外燈、電子消毒櫃等在使用過程中也都能產生臭氧。室內的臭氧可以氧化空

氣中的其他化合物而自身還原成氧氣；還可被室內多種物體所吸附而衰減，如橡膠製品、

紡織品、塑