金刚石石墨碳60

金刚石、石墨和C60一、碳的单质金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但三种单质中碳原子的排列方式不同，导致他们的物理性质和用途上存在比较大的差异。

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、正八面体形状的固体。

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。

这样的结构决定了金刚石的性质的稳定性。

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来的。

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℃）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。

由于它极高的硬度，金刚石被用于切割、钻孔和研磨。

金刚石常被用来作为经久耐用的唱机针头。

2．石墨石墨是深灰色的有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℃以上，是最耐高温的矿物之一。

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子相连，六个碳原子排成正六边形，一个个六边形排列成平面的网状结构。

层与层之间作用力较微弱，因此石墨的润滑性很好。

金刚石化学成分：C。

常含有Cr、Mn、Ti、Mg、Al、Ca、Si、N、B等。

颜色：常见的为浅黄色、浅黄褐色、浅黄绿色、褐色，无色(浅黄白、白、优白)占有一定数量，玫瑰色、粉红色、浅蓝色、绿色、黑色、茶色十分稀少。

透明度：无色及浅色金刚石均成透明状，在无色中的白、优白金刚石测定透过率达95%以上，深色金刚石及具毛玻璃蚀象的透明度减弱呈现半透明状，当金刚石中包体含量增加亦影响透明度。

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。

密度：金刚石密度与金刚石晶体中的包含物密切相关，无色透明质纯的金刚石密度为3.52g/cm3，当具有包含物时密度为3.44~3.53g/cm3。

导电性：绝大多数金刚石是电介质，电阻率：5×104Ω.cm，Ⅰ型及Ⅱ型(Ⅱa)金刚石为绝缘体，比电阻>1016Ω.cm，I型(H b)金刚石为P型半导体，比电阻10~103Ω.cm，温度上升到600℃或下降到-150℃时，电阻提高。

刚度、强度：金刚石具有极大的弹性模量，是自然界最高的磨削材料，弹性模量达90000kg/mm。

摩擦系数小，有极高的抗磨能力，因此在金刚石选矿中利用这一特性，采用球磨机、锥形磨矿机来分离金刚石。

但金刚石极脆，不能承受正向的外力撞击。

熔点：金刚石熔点达4000℃，在空气中燃烧温度为850~1000℃，在纯氧中720~800℃燃烧，金刚石发出浅蓝色火焰，并转化成二氧化碳。

化学稳定性：化学性质非常稳定，在酸、碱中均不分解，在熔融的硝酸钠、硝酸钾、碳酸钠中溶解用途：金刚石现在的主要用处却不再是用来做宝石，由于它是人们已发现的一种最坚硬的物质，已被用来作为制作切割、钻孔、研磨等工具的非常重要的工业材料。

碳单质有定型碳和无定型碳两类。

金刚石、石墨是重要的定型碳.1.利用金刚石硬度大、耐高温可做钻探机的钻头；利用硬度大，可做玻璃刀；由于金刚石对光有优异的折射作用，可做装饰品。

不导电
导电良好
钻石、钻探机的钻 头、切割玻璃等
铅笔芯、电极等
结合金刚石、石 墨的性质和用途，讨 论物质的性质和用途 之间有什么关系？
决定
性质
用途
体现
为什么金刚石和 石墨的物理性质有这 么大差异呢？
它们的碳原子 的排列方式不同。
金刚石的结构
石墨的结构
原因： 同一类原子，排列方式 不同，所形成的单质不同。 金刚石 石墨
红棕色 消失 (填“变深”或“消失”或
“不变”)，漏斗中液上面升
(填“上升”
或“下降”或“不变”)。其原因为：活性炭
具有吸附
小于
作用，使瓶中气体压强
外界
大气压。
动画演示
想一想，“6B”、“6H”与“HB”三种类型的 铅笔，哪种铅笔最硬？哪种铅笔最软？
铅 笔 芯 能 导 电 吗？
石墨有良好的导电性。 石墨可做干电
池的电极。
金刚石和石墨的物理性质的比较
色态 硬度 导电性 用途
金刚石
石墨
无色 透明、正八 深灰色、有金属光泽、 面体形状的固体 细鳞片状固体。
天然最硬的物质 最软的矿物质之一
练习
1.金刚石、石墨、C60都是由碳__元__素__组成的单 质。但是，它们的性质却存在巨大的差异 （例如金刚石是天然存在的最硬的物质，而 石墨却很软），这是因为它们_原__子__排__列__方__式_ 不同。
2.下列物质中最硬的单质是( C )
A.木炭 B. C60 C.金刚石 D.二氧化碳
练习
同种元素可组成不同的物质吗？
石墨
C60
一、碳的单质
1、金刚石
纯净的金刚石是无色透 明、正八面体形状的固体。

(6)练习
1.简易净水器中有一层是用木炭来填充的,木 炭的作用是 (D ) A、可燃性 B、还原性 C、 氧化性 D、吸附性 2、下列变化属于化学变化的是 （ B ） A、活性炭吸附毒气 B、木炭燃烧 C、石墨导电 D、金刚石切割玻璃
3、请把两边对应连接起来
金刚石
活性炭
作电极
冰箱除味剂
石 墨
炭 黑 焦 炭
（3）C60
球的 ，分 个 分 很子 碳 子 稳， 原 是 定形 子 一 。似 构 种 足成由 c60 60
(4)、无定形碳
颜色、状态 木 炭 活 性 炭 焦 炭 炭 黑 灰黑色多孔 固体 灰黑色多孔 颗粒状固体 浅灰色固体 制法
木材隔绝空气 加强热 木炭在高温下 用水蒸气处理 烟煤隔绝空气 加强热
冶炼金属
制油墨 加工坚硬的金属
4、1985年科学家发现了一种组为 C60的物质，下列说法正确的是 ( A、D ) A、它的1个分子中含有60个原子 B、它是一种新型化合物 C、它是一种共价化合物 D、它是一种单质
5、某物质只含有一种元素，该物 质不可能是 （D ） A、混合物 B、纯净物 C、单质 D、化合物
用途
作燃料、冶炼 金属、黑火药 净化气体、液 体、防毒面具 冶炼金属
极细黑色粉末 含碳物质不完 制墨、油墨、油漆、
全燃烧 鞋油、颜料等
其中：
木炭和活性炭有吸附能力，具有吸
附性 说明： 木炭和活性炭具有疏松多孔的构， 因此具有吸附能力，可以吸附气体 或溶液里的色素。
（5）看图思考
为什么它们都是碳单质，组成元素 都是c，然而性质上有这么大的差距？
课题1 金刚石、石墨、C60
一、碳的几种单质
（1）金石
①、物理性质 无色、透明的正八面体形状的固体； 最硬；不导电；无导热性；无润滑性； ②、用途 划玻璃、切割金属、钻探机钻头、制 装饰品等

课题1 金刚石、石墨和C60知识导航课前引入“钻石恒久远，一颗永流传”。

钻石对得起它昂贵的价格吗？知识精讲金刚石、石墨和C60等都是由碳元素组成的不同单质。

由于碳原子的排列方式不同，即结构不同，导致它们的性质尤其是物理性质有很大差异。

一、金刚石1．外观：无色透明、正八面体状晶体（网状结构）2. 光泽：加工后璀璨夺目3. 硬度：天然存在的最硬的物质4. 导电性：不导电5. 导热性：良好6. 用途：装饰品——钻石；切割玻璃、大理石、做钻探机的钻头等。

二、石墨1．外观：深灰色、细鳞片状固体（层状结构）2. 光泽：有金属光泽3. 硬度：质地软，有滑腻感4. 导电性：良好5. 导热性：良好6. 用途：电极、铅笔芯、润滑剂等三、C601. 每个C60分子是由60个碳原子构成的。

2. C60分子形似足球，这种足球结构的C60分子（又叫足球烯）很稳定。

3. C60的独特结构决定了它具有一些特殊的物理和化学性质，有可能广泛应用于超导、催化、材料、医学及生物等领域。

总结归纳加工后璀璨夺目有金属光泽四、其他碳单质1. 木炭、焦炭、活性炭、炭黑等均是无定形碳，主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。

2. 活性炭、木炭具有疏松多孔的结构，可以吸附异味、色素等，具有吸附作用。

3. 焦炭常用于冶炼金属，炭黑用于制造黑色染料、油墨等。

4. 一些新形态的碳单质相继被发现，如碳纳米管、石墨烯等。

注意（1）只含一种元素的物质不一定是单质，也可能是几种单质组成的混合物。

（2）“碳”是元素名称，在书写含碳元素的物质的名称时使用，如二氧化碳；而“炭”表示物质，如“活性炭”。

对点训练题型一：同种元素组成的单质【例1】由同种元素组成的不同单质，可以互为“同素异形体”。

下列属于同素异形体的一组物质是A．氢气与液氢B．水银与银C．干冰与冰D．氧气与臭氧【答案】D【分析】由同种元素组成的不同单质，可以互为“同素异形体”，这里包含两个条件：一是不同的单质；二是由同一种元素组成，即组成元素相同。

《金刚石、石墨和 C60》讲义一、引言碳是一种非常神奇的元素，它在自然界中以多种形式存在，其中最常见且具有代表性的就是金刚石、石墨和 C60。

这三种物质虽然都是由碳元素组成，但它们的性质和用途却大不相同。

接下来，让我们一起深入了解它们。

二、金刚石1、结构特点金刚石的结构可以用“坚固”来形容。

它是由碳原子以正四面体的形式紧密排列而成，每个碳原子都与另外四个碳原子形成共价键，这种结构使得金刚石具有极高的硬度和稳定性。

2、物理性质金刚石是自然界中最硬的物质，这使得它在工业上有广泛的应用。

它的折射率高，能够折射出璀璨的光芒，因此常被用于珠宝首饰。

此外，金刚石的热导率极高，是良好的热导体。

3、用途（1）工业领域由于其硬度，金刚石常被制成各种切割和磨削工具，如钻头、砂轮等。

在地质勘探和石材加工等行业中发挥着重要作用。

（2）珠宝领域经过精心打磨和切割的金刚石，成为了人们喜爱的珍贵珠宝，象征着永恒和爱情。

三、石墨1、结构特点与金刚石不同，石墨中的碳原子呈层状排列，每一层中的碳原子以六边形的形式连接，层与层之间的结合力较弱，这使得石墨具有良好的导电性和润滑性。

2、物理性质石墨质地柔软，颜色呈灰黑色。

它具有良好的导电性和导热性，同时还具有耐高温的特性。

3、用途（1）铅笔芯石墨质地柔软，容易留下痕迹，因此被用于制作铅笔芯。

（2）电极材料由于其良好的导电性，石墨常被用作电池和电解池的电极材料。

（3）润滑剂层与层之间的弱结合力使得石墨能够在物体表面形成一层润滑膜，减少摩擦，常用于机械润滑。

四、C601、结构特点C60 是一种由 60 个碳原子组成的足球状分子，也被称为“富勒烯”。

这种独特的结构使得 C60 具有一些特殊的性质。

2、物理性质C60 具有一定的导电性和光学性质，在一定条件下可以表现出超导性。

3、用途（1）材料科学在材料领域，C60 被用于研发新型的超导材料、半导体材料等。

（2）生物医药由于其独特的结构和性质，C60 在生物医药领域也有潜在的应用，如药物载体等。

性质：吸附性 结构：疏松多孔
用途：制防毒面具、制糖工业 中的脱色剂
----活性炭
结构
用途
木炭 活 性炭 炭黑
焦炭
主要是由 作燃料，制造黑火药，制 石墨的微 造活性炭，冶炼金属，作 小晶体和 吸附剂。 少量杂质 构成的， 净化多种气体和液体，用 具有疏松 于防毒面具，作吸附剂 多孔的结 制造油墨、油漆、鞋油和 构，具有 颜料等，橡胶制品的填料 吸附能力。 作燃料和冶炼金属
第六单元 碳和碳的氧化物
课题1 金刚石、石墨和C60
金刚石、石墨 和 C60
碳元素组成的单质
石墨，他 会是我兄 弟？
兄弟俩
由同种元素组成的纯净物叫做什么?
-----单质
同种元素可以组成不同的单质吗?
例如:
氧气和臭氧都是由氧元素 组成的，红磷和白磷都是 由磷元素组成的。
结论：同种元素可以组成不同的单质。
C70 、C240 、 C540--------
C60，又称“足球烯”。它是美国休斯顿大学的
C60
纳 米 碳 管
比较碳与炭的区别：
“碳”： 是元素的名称，是核 电荷数为6的一类原子 的总称。比如：碳元 素、碳单质、含碳化 合物、一氧化碳。 （这儿不能用“炭”）
一般在 未指明 具体单 质时， 习惯上 用碳， 如“炽 热的碳” “当碳 燃烧 时”。
“炭”： 表示由碳元素组成的某种 单质—木炭、活性炭、焦 炭、炭黑等。
学完本课 题我知道
金刚石
晶体结构
物理性质 用途 晶体结构
结构
决定
碳
单质
性质
决定
石 墨
物理性质 用途
用途
C60
晶体结构 用途
基础演练

金刚石
正八面体
石墨
C60
外观
导电性
形似足球 层状结构 无色、透明、 深灰色、不透明、细鳞 固体、金属 光泽、黄色 固体、有光泽 片状固体、金属光泽 几乎不导电
良好
硬度 用途
组成元素 性质不同 的原因
最硬 质软 钻头、刻刀、 铅笔芯、电极、润滑剂 装饰品等
对其性质的研 究正在进行中
制备新材料、 器件等
都是由碳元素组成的 碳原子排列方式不同
金刚石、石墨和C60的结构
结构
决定 反映
性质
决定 反映
用途
早在20世纪30年代就已经有了生产人造金刚石的工厂，只是传统工艺所用 的原料一直是石墨。由于石墨的密度大约只有金刚石的2/3，所以完成这个变化 需要高温和高压的条件。遗憾的是，这样做成的人造金刚石虽然和天然金刚石 硬度相当，但是透明度和外形都达不到天然金刚石的水平。 20世纪80年代，人们发现人造金刚石在半导体制造行业具有广泛的应 用前景。因为计算机芯片的基体材料硅的导热性不好，这成为进一步提高技术 时的难题。而金刚石在导热性方面远远超过硅（甚至超过铜和银），于是它成 了芯片基体材料的最佳选择。正是这种需求推动了人造金刚石的研究。 人们想到，金刚石既然是碳的一种单质，为什么不可以用碳原子作为 构建金刚石晶体的原料，而一定要通过破坏石墨的晶体来完成呢？灵巧的化学 家很快就完成了这项研究。透明的、晶莹璀璨的人造金刚石就这样在实验室里 诞生了。 虽然还没有能够制造出大颗粒的金刚石晶体（所以大颗粒的天然金刚 石仍然价值连城），但是已经制成了金刚石的薄膜。
金刚石俗称“金刚钻”。也就是我 们常说的钻石的原身，它是一种由 碳元素组成的矿物，是碳元素的同 素异形体。金刚石是目前在地球上 发现的众多天然存在中最坚硬的物 质。金刚石的用途非常广泛，例如 ：工艺品、工业中的切割工具。石 墨可以在高温、高压下形成人造金 刚石，也是贵重宝石。

金刚石石墨和c60碳原子排列方式金刚石、石墨和C60碳原子是具有不同排列方式和结构的碳材料。

下面将分别对这三种碳材料进行介绍。

一、金刚石金刚石是一种由碳原子构成的同质多晶体，也是最硬的自然物质之一。

金刚石的碳原子是通过共价键相连而形成的。

具体而言，每个碳原子与四个周围的碳原子形成四个共价键，形成了一个具有六个面的立方体结构。

这种排列方式使金刚石具有非常高的硬度和稳定性，可以在极高温和压力下存在。

金刚石的晶格结构为面心立方（FCC），意味着每个碳原子周围都有四个相邻的碳原子。

金刚石晶格的稳定性来自于碳原子之间强大的共价键，这种共价键非常紧密，使得金刚石具有极高的硬度和优异的导热性。

二、石墨石墨是一种由碳原子构成的异质大分子结构，是一种非金属的固体材料。

石墨的碳原子按照层状结构排列，形成了六边形网格。

具体而言，每个碳原子仅与三个周围的碳原子形成共价键，呈现出六个边的结构。

石墨的晶格结构为平面六角形（hexagonal），碳原子之间的结合方式是弱的范德华力。

这种弱的结合方式使得石墨在平面方向上具有很高的层间滑动性，因此石墨具有良好的润滑性和导电性。

三、C60碳原子C60碳原子是一种被称为富勒烯的碳化合物，具有球状的分子结构。

C60分子由60个碳原子组成，形成了一个由20个六边形和12个五边形构成的球体，类似于足球的结构。

每个碳原子与三个相邻的碳原子形成共价键，球体中的每个碳原子都与其他五个碳原子相邻。

C60碳原子具有特殊的电子结构和化学性质，是一种非常稳定的分子。

它不仅具有良好的光学和电学性能，还具有很高的抗氧化性和生物相容性，因此在许多领域具有广泛的应用潜力。

总结：金刚石是一种具有立方晶格结构的碳材料，具有极高的硬度和稳定性；石墨是一种具有平面六角形晶格结构的碳材料，具有良好的润滑性和导电性；C60碳原子是一种具有球状结构的碳化合物，具有特殊的电子结构和化学性质。

三者在结构和性质上有着明显的差异，但都展现出了碳原子的独特魅力和广泛应用的潜力。

栽了
单质C的可燃性
1、与充足的O2的反应：
C+O2 = CO2 2C+O2 = 2CO
点燃
点燃
(放出热量)
2、与不充足的O2的反应：
(放出热量)
2、高温条件下单质C有还原性
C还原CuO实验
现象：
（1)、黑色粉末变成紫红色; (2)、产生使澄清石灰水变白色 浑浊的气体。 化学方程式：
高温
C+2CuO= 2Cu+CO2↑
4. 木炭、活性炭是不是单质？
木炭和活性炭都是由石墨的 微小晶粒和少量杂质构成的。
右图所示是利用了活性炭的 什么性质? 木炭、活性炭有吸附性
5、木炭和活性炭为什么具有吸附能力？
木炭和活性炭具有较强的吸附能力是由它 们疏松多孔的结构决定的。由于它们内部 疏松多孔，因而跟气体或溶液接触的表面 积就很大，这样它们就很容易吸附一些气 体或色素等物质。 活性炭的孔隙比木炭更大，因而活性炭的 吸附性能比木炭更强。
2CuO + C
2Cu + CO2↑
2CuO + C
高温
2Cu + CO2↑
含氧化合物中的氧被夺去的反应，叫还原反应。 与氧化合的反应，叫氧化反应。
2Fe2O3 + 3C
高温
4Fe + 3CO2↑
Cu + H2O
H2+ CuO △
小 结
碳在常温时很稳定，在加热或高温 条件下具有可燃性和还原性。
练习
8、金刚石和石墨的物理性质有很大的
差异的原因是（ C ）
A.金刚石不含杂质，而石墨含杂质 B.金刚石是单质，而石墨是化合物
C. 金刚石和石墨里碳原子的排列不同

碳跟氧化铜的反应
现象：
黑色粉末逐渐变成光亮的红色，澄清石 灰水变浑浊
高温
方程式：
C+2CuO===2Cu+CO2
在木炭还原氧化铜的实验中：
1.反应开始后，在盛澄清石灰水的试管中观察 到的现象是___，说明反应中有___生成，被 加热的试管中发生的化学反应方程式是____。 2.反应完成后，把被加热的试管里的粉末倒在 纸上可以看到有___色的铜，这是由于 _____。 3.右图中酒精灯上加一金属网罩的作用____。 4.实验结束时，应先_____，再撤掉______。
？
木炭、活性炭用途很广，你 想知道它们有什么性质吗？
3.木炭、活性炭的吸附性
图中所示是利用了活性炭的什么 性质?
木炭能吸附红墨水吗？ 现象：红墨 水的颜色变 浅至消失。
烘烤 后的 木炭
分析： 木炭具有疏松多孔的结构，具有较强的 吸附性，能将红墨水吸附在木炭多孔性 结构中。 思考：你认为吸附的过程是物理变化，还是化 学变化？你的根据是什么？
为什么能用石墨制作铅笔芯? 因为石墨是深灰色、有金属光泽、不透明的细 磷片状固体；石墨很软。
铅笔里含铅（Pb）吗? 铅笔芯是石墨和粘土混合而成的。
作画用的铅笔常用 “6B”的；涂 答题卡的铅笔常用 “2B”的；写字用 的铅笔常用“HB”的；制图用的铅笔 常用 “6H”的。在不同型号的铅笔中， 谁最硬？ 谁最软？谁含的石墨较多？
用6 B铅笔作的素描画
铅笔中的HB：
H代表Hard，坚硬的； B代表Black，黑的。 6B最软，颜色最深； 6H最硬， HB软硬适中。
在纸上画过能留 下深灰色的痕迹
为什么能用石墨作电极? 因为石墨具有 良好的导电性。 此处用石墨作电刷，这是利 能换成铅笔芯吗？ 用了石墨的哪些性质？ 炼钢炉用石墨作 电极，这是利用 了石墨的哪些性 质？

2.右图石墨的这些用 途是利用了石墨的什 么性质？
决定
性质
反映
用途
生活小运用【思考】
如果有一把长期不用而生锈的铁 锁，怎样可以轻易打开？
生活小运用【思考】
如果有一把长期不用而生锈的铁 锁，怎样可以轻易打开？ 可以把铅笔芯的粉末放到锁孔里， 因为铅笔芯的成分中有石墨，石墨 具有润滑性，可以做润滑剂。
—课题1 金刚石、石墨和C60
由同种元素组成的纯净物叫做什么?
同种元素可以组成不同的单质吗?
由同种元素组成的纯净物叫做什么?
-----单质
同种元素可以组成不同的单质吗?
例如:
------可以!
氧元素组成氧气和臭氧， 磷元素组成红磷和白磷。
碳元素也可以组成不同的单质!
碳元素也可以组成不同的单质!
一、碳的单质
小结
⒈不同的元素可以组成不同的物质；同一种元 素也 可以组成不同的物质。如：金刚石、石墨和C60分子 等都是由碳元素组成的单质。
2.金刚石、石墨物理性质不同的原因是碳原 子排列顺序不同。 3.木炭、活性炭具有吸附性。原因是它们都有 疏松多孔的结构。
⒋物质的一切外在表现都是由其内在因素决定 的。物质的结构决定性质；性质决定用途。
碳具有可 燃性，条 件不同， 燃烧产物 也不相同。
书写方程式 一定要注明 反应条件， 冬天用煤取 暖一定要注 意通风。
2.碳和某些氧化物的反应：
2.碳和某些氧化物的反应：
现象与结论：
黑色粉末逐渐变成光亮的红色
----有铜生成
澄清石灰水变成浑浊
----有二氧化碳生成
C + 2 CuO 高温 2 Cu + CO2
我会分析
观察这个方程式，看看有什么特点？

2、石墨 — 天然最软的矿物之一
深灰色、有金 属光泽、不透 明、细鳞片状 固体。
石墨很软Βιβλιοθήκη 石墨可做铅笔芯铅笔小知识
铅笔上的“B”是英文“Black”的第一个字母， 在铅笔中表示“软”；“H”是英文“Hard”的第一 个字母，在铅笔中表示“硬”。铅笔为什么有软和硬 的差别呢？这是因为石墨太软，光用石墨做笔芯，既 易断也易磨损，因此，生产上常在石墨粉末中掺进一 些粘土 粉末以增加硬度。粘土掺得越多，铅笔就越 硬；粘土掺得越少，铅笔就越软。 想一想，“6B”、“6H”与“HB”三种类型的 铅笔，哪种铅笔最硬？哪种铅笔最软？
同种元素可组成不同的物质吗？
C60
一、碳的单质
1、金刚石
纯净的金刚石是无色 透明、 正八面体形状的固体。
加工琢磨后璀璨夺目有光泽， 可做钻石。
加 工 前 加 工 后
一、碳的单质
1、金刚石 — 天然最硬的物质
金刚石很硬 ，可 以用来切割玻璃， 也可以作钻探机的 钻头。
玻璃刀上的金刚石可以裁玻璃
一、碳的单质
除金刚石与石墨外，生活中常接触到 的木炭、活性炭、焦炭、炭黑也是碳的 单质。它们都是由石墨的微小晶体和少 量杂质构成的。因含有少量的杂质，从 而没有固定的形状，故称为无定形炭。 木炭具有疏松多孔的结构。焦炭、活性 炭、炭黑的结构与木炭类似。
木炭、活性炭用途很广，你 想知道它们有什么性质吗？
木炭能吸附红墨水吗？
用途
结合金刚石、石墨的 性质和用途，讨论物 质的性质和用途之间 有什么关系。
性质
决定 体现
用途
为什么金刚石和石墨的 物理性质有这么大差异 呢？ 它们的碳原子的排列 方式不同。
金刚石的结构
石墨的结构

金刚石的用途 金刚石的用途
切割玻璃 做钻头 做刀具的刃 轴 承 特种光学仪器
所依据的性质
硬度大 硬度大 硬度大 硬度大 耐磨性
折光率
石墨是 一种深灰 色的有金 属光泽而 不透明的 细鳞片状 固体。 固体。
石墨的用途 石墨的用途
火箭的通风管 石墨坩埚 石墨电极 石墨电刷 电动机车的石墨滑板
所依据的性质
3、石墨可以作高温电炉的电极,是因为 石墨可以作高温电炉的电极, ( D ) A能燃烧 B能传热 C很软 熔点高能导电 4、下列变化中属于化学变化的是（ 下列变化中属于化学变化的是（ A、用木炭给红糖溶液脱色 B、石墨在一定条件下转变为金刚石 C、用金刚石可划玻璃 D、石墨粉末与粘土混合制成铅笔芯 D
耐高温 耐高温 导电性 导电性 导电性 耐腐蚀 耐高温 润滑性
性质
决定 体现
用途
实验： 实验：验证石墨的导电性能
实验材料：电源，用电器，导线， 实验材料：电源，用电器，导线， 铅笔芯 实验结论：铅笔芯（石墨） 实验结论：铅笔芯（石墨）能导电
金刚石
石墨
外观
无色透明正八面 体形状 天然物中最硬的 物质 不导电
石墨 炭黑 金刚石 焦炭 活性炭 冰箱去味剂 作电极 冶炼金属 制油墨 作钻头
2. 金刚石、石墨、 C60都是由 金刚石、石墨、 都是由 碳元素 组成的单质 但是， ______组成的单质。但是，它们 组成的单质。 的性质却存在巨大的差异（ 的性质却存在巨大的差异（例如 金刚石是天然存在的最硬的物质， 金刚石是天然存在的最硬的物质， 而石墨却很软）， ），这是因为它们 而石墨却很软），这是因为它们 碳原子排列方式 ____________不同。 不同。 不同
甲生:是单质 因为金刚 甲生 是单质.因为金刚 是单质 石是碳的单质,石墨也 石是碳的单质 石墨也 是碳的单质,它们混合 是碳的单质 它们混合 在一起,仍只含一种元 在一起 仍只含一种元 所以仍是单质. 素,所以仍是单质 所以仍是单质 诊断:_________ 诊断 乙生:是混合物 金刚石 乙生 是混合物.金刚石 是混合物 石墨都是碳的单质,但 石墨都是碳的单质 但 它们是两种不同的物质. 它们是两种不同的物质 所以它们混合在一起不 是单质而是混合物.诊 是单质而是混合物 诊 断________

金刚石、石墨、60C 讲义
一、碳的几种单质：金刚石、石墨、60C
1、金刚石⎪⎩
⎪⎨⎧不导电不导热天然最硬正八面体无色透明导电导热性：硬度：状态：, 构成：由原子直接构成，不存在分子。

2、石墨⎪⎩
⎪⎨⎧导电性导热性良好质地柔软深灰色令片状固体导电导热性：硬度：状态： 构成：由原子直接构成，不存在分子。

3、碳60C :由分子构成，一个60C 分子由60个碳原子构成。

注意：金刚石、石墨、60C 都是碳元素组成的单质，但性质差异很大，原因是构成它们的原
子的排列方式不一样。

同素异形体：像金刚石、石墨、60C 这样由同种元素组成的不同种单质互为同素异形体。

二、物质性质和用途的关系：物质的性质决定物质的用途，物质的用途体现物质的性质。

三、单质碳的化学性质：
1、在常温下，碳的化学性质不活泼（碳原子的最外层电子数为4个，既不大于4个也不
小于4个）
2、与氧气的反应（1）氧气充足时：22CO O C −−→
−+点燃
(2)氧气不足时： CO O C 222−−
→−+点燃 3、碳与氧化铜的反应： ↑+−−
→−+222CO Cu CuO C 高温](氧化还原反应） 4、碳与氧化铁的反应： ↑+−−→−+2323423CO Fe O Fe C 高温（氧化还原反应） 5、碳与二氧化碳的反应： CO CO C 22−−
→−+高温
（氧化还原反应） 6、碳与氢气的反应： 22H CO O H C +−−
→−+高温（氧化还原反应） 四、氧化还原反应：氧化反应：物质与氧发生的反应，还原反应：含氧化合物中的氧被夺
去的反应，提供氧的物质叫氧化剂，具有氧化性，得到氧的物质叫做还原剂，具有还原性。

金刚石、石墨和C60一、碳的几种单质（金刚石、石墨、C60）1、金刚石（C ）是自然界中最硬的物质，无色透明，正八面体。

可用于制钻石；刻划玻璃、钻探机的钻头（体现了它的硬度大）等。

2、石墨（C ）是最软的矿物之一，深灰色，具有金属光泽，细鳞片状的固体，有优良的导电性，润滑性。

可用于制铅笔芯（体现它深灰色、质软）、干电池的电极（体现了它的导电性）、电车的电刷（体现了它的导电性，滑腻感、常温下化学性质稳定）、做润滑剂（体现它具有滑腻感）等金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列不同。

3、无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成.主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等.活性炭、木炭具有强烈的吸附性（因为具有疏松多孔的结构），木炭可用于食品、工业产品中除去色素、异味等，活性炭可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。

注意：吸附性是活性炭、木炭的物理性质4、C60：C60分子由60个碳原子构成的分子，形似足球，结构稳定。

二、.单质碳的化学性质:单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却完全相同!1、常温下的化学性质比较稳定。

因此古代用墨书写、绘画的字画保存时间很久,仍不变色。

2、可燃性:完全燃烧(氧气充足),生成CO 2 : C + O 2 CO 2不完全燃烧(氧气不充足),生成CO ：2C + O 22CO 3、还原性：C + 2CuO 2Cu + CO 2↑ （置换反应）现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色，产生的的气体能使澄清的石灰水变浑浊。

C 在反应中得到氧元素，发生氧化反应，是还原剂，具有还原性。

CuO 在反应中失去氧元素，发生还原反应，是氧化剂。

具有氧化性。

小结：还原剂：夺去氧元素的物质，具有还原性。

得到氧元素，发生氧化反应。

氧化剂：提供氧元素的物质，具有氧化性。

失去氧元素，发生还原反应。

应用：冶金工业：2Fe 2O 3+3C 4Fe+3CO 2↑ C ＋CO 2 2CO 点燃 点燃 高温高温高温课题2 二氧化碳制取的研究考试要求：初步学会在实验室制取和收集二氧化碳等考点一、实验室制取气体的思路：（原理、装置、检验）（1）发生装置：由反应物状态及反应条件决定：①反应物是固体，需加热，制气体时则用高锰酸钾制O2的发生装置。

金刚石金刚石晶莹美丽，光彩夺目，是自然界最硬的矿石。

在所有物质中，它的硬度最大。

测定物质硬度的刻画法规定，以金刚石的硬度为10来度量其它物质的硬度。

例如Cr的硬度为9、Fe为4.5、Pb为1.5、钠为0.4等。

在所有单质中，它的熔点最高，达3823K。

金刚石晶体属立方晶系，是典型的原子晶体，每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键，构成正四面体。

这是金刚石的面心立方晶胞的结构。

由于金刚石晶体中C—C键很强，所有价电子都参与了共价键的形成，晶体中没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点高，而且不导电。

室温下，金刚石对所有的化学试剂都显惰性，但在空气中加热到1100K左右时能燃烧成CO2。

金刚石俗称钻石，除用作装饰品外，主要用于制造钻探用的钻头和磨削工具，是重要的现代工业原料，价格十分昂贵。

石墨石墨乌黑柔软，是世界上最软的矿石。

石墨的密度比金刚石小，熔点比金刚石仅低50K，为3773K。

在石墨晶体中，碳原子以sp2杂化轨道和邻近的三个碳原子形成共价单键，构成六角平面的网状结构，这些网状结构又连成片层结构。

层中每个碳原子均剩余一个未参加sp2杂化的p轨道，其中有一个未成对的p电子，同一层中这种碳原子中的m电子形成一个m 中心m电子的大∏键(键)。

这些离域电子可以在整个儿碳原子平面层中活动，所以石墨具有层向的良好导电导热性质。

石墨的层与层之间是以分子间力结合起来的，因此石墨容易沿着与层平行的方向滑动、裂开。

石墨质软具有润滑性。

由于石墨层中有自由的电子存在，石墨的化学性质比金刚石稍显活泼。

由于石墨能导电，有具有化学惰性，耐高温，易于成型和机械加工，所以石墨被大量用来制作电极、高温热电偶、坩埚、电刷、润滑剂和铅笔芯。

碳六十20世纪80年代中期，人们发现了碳元素的第三种同素异形体——C60。

碳六十的发现和结构特点1996年10月7日，瑞典皇家科学院决定把1996年诺贝尔化学奖授予Robert FCurl，Jr(美国)、Harold WKroto(英国)和Richard ESmalley(美国)，以表彰他们发现C60。