金刚石与石墨物理性质的比较

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。

初中化学教学中“金刚石、石墨、C60”的关系探讨作者：祁鹏来源：《教育界·中旬》2014年第09期金刚石、石墨、C60的教学中，对有些问题的本质原因是什么，有必要进一步弄清。

问1：金刚石非常坚硬是因为它的结构非常稳定吗？答：这种说法是错误的。

它将金刚石的一种物理性质（硬度）与热力学稳定性搞混淆了，实际上金刚石与石墨相比，石墨更为稳定，因为金刚石中含有碳碳单键，键长为154.45pm；石墨中因为存在大π键，碳原子的键长为141.8pm，介于碳碳单键与碳碳双键之间。

由于金刚石转化为石墨为放热反应，也证明了石墨更为稳定，可见，稳定性与物质硬度并不是一致的。

同时也要注意不要将密度与稳定性混淆，也不意味着固态单质密度越大则愈稳定，事实上金刚石的密度3.51g/cm3远大于石墨的密度2.27 g/cm3。

问2：在石墨物理性质后面标上“质脆”二字，而在金刚石的后面标上“坚硬”二字用来对比分析，这种做法对吗？答：这种做法也不对。

金刚石坚硬，但同时也质脆，用锤子是可以击碎的，网上流传用锤子敲击金刚石而不破碎动画是不真实的。

石墨质地柔软，是指刻画时易磨损，不能用质脆两字来形容，坚硬的反义词是质地柔软而不是质脆。

矿物晶体在外力作用下严格沿着一定结晶方向破裂，并且能裂出光滑平面性质称为解理，这些在解理中出现平面称为解理面。

金刚石也有这种解理面，所以钻石遭受捶击时，是比较容易敲碎的。

必须明确，硬度与脆性是不同的概念。

硬度指抵抗外来机械作用力（如刻画、压入、研磨等）侵入能力，通常多是指摩氏硬度，是一种用刻画效果来比较相对硬度。

脆性则指材料在外力作用下（如拉伸冲击等）仅产生很小的变形即会断裂破坏的性质。

问3：金刚石坚硬而石墨柔软具有润滑性的原因是什么？答：初中教材解释是碳原子排列方式不同，那么为什么排列方式不同会造成硬度不同呢？大学无机化学给的答案是：金刚石的晶体结构中碳原子形成呈椅式构象的六元环，每个碳碳键的中性点为对称中心，这使得和碳碳键两端相连的六个碳原子形成交错式排列，是一种最稳定构象。

金刚石与石墨不同的根本原因是晶格不同。

金刚石是原子晶体。

每个碳原子以sp3杂化与其余四个形成四个共价键,成正四面体结构,向周围延伸开,形成浑然一体的致密结构,这个结构很不容易变形。

石墨是混晶。

每个碳原子以sp2杂化与其余三个形成三个共价键,成平面三角形结构,多余的电子形成离域键,这个结构扩展开来只是形成一层原子,然后很多这样的层之间靠分子间力吸引结合在一起.可以看出这种多层重叠的结构整体上结合力不强,不如金刚石的稳定,层间可以滑动,错开,所以石墨比较软.
如果用很多小球和棍模拟出这两种结构,就能真切感受金刚石结构的稳定与石墨的松散.
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qhx7406
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石墨和金刚石都属于碳单质，他们的化学性质完全相同。

但金刚石和石墨不是同种物质，它们是由相同元素构成的同素异型体.。

九年级化学《金刚石、石墨和C60》知识点整理九年级化学《金刚石、石墨和C60》知识点整理一、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CO2:C+O2CO2不完全燃烧(氧气不充足),生成CO：2C+O22CO3、还原性：C+2CuO2Cu+CO2↑（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：2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑C＋CO22CO。

中考化学总复习教学案知识·巧学·升华金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质，但由于碳原子的排列方式不同，因此它们的物理性质有很大差异。

一、碳的单质1.金刚石无色透明，正八面体形状，可作装饰品——钻石，它是天然存在的最硬的物质。

2.石墨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，很软，有滑腻感，有优良的导电性能。

要点提示石墨很软，在纸上划过会留下痕迹，因而常用于制铅笔芯。

以干电池用石墨为例，说明石墨具有优良的导电性能。

另外石墨的结构是分层的，每一层内每个碳原子和其他三个碳原子结合，形成正六边形，每层之间的连接不牢固，可以滑动。

3.木炭、活性炭、炭黑木炭主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的，它具有疏松多孔的结构。

这种疏松多孔的结构使木炭具有吸附能力。

木炭、活性炭、炭黑、焦炭的比较木炭吸附一些食品和工业产品的色素，吸附有异味的物质活性炭吸附能力比木炭强，吸附毒气，制糖工业里脱色制白糖炭黑制造墨、油墨、油漆、鞋油和颜料，还可以增加轮胎制品的耐磨性焦炭冶炼金属4.C60分子C60是一种新的以单质形式存在的碳，是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，很稳定。

要点提示C60分子结构与足球相似，所以又称“足球烯”，这种“足球”结构的碳分子很稳定，一个C60分子中含有60个碳原子，每个碳原子都和其他三个碳原子结合形成正六边形，这样C60有30个六边形组成。

5.金刚石、石墨和C60的物理性质和用途金刚石石墨物理性质外观无色透明正八面体形状的固体深灰色细鳞片状固体光泽加工琢磨后有夺目光泽有金属光泽硬度最硬（天然存在）很软导电性不导电优良的导电性用途刻刀、钻石、钻头铅笔芯、电极、润滑剂要点提示①金刚石的碳原子在空间构成连续、坚固的骨架结构，所以坚硬。

石墨的碳原子呈平面层状结构，层与层之间的作用力小，所以很软，能导电，有滑腻感。

除了金刚石和石墨以外，生活中我们还常常用到木炭、活性炭、炭黑、焦炭等，它们主要由石墨的微小晶体和少量杂质构成。

金刚石石墨原子排列方式
金刚石和石墨都是由碳元素构成的二元化合物，在化学性质上具有明显的不同。

金刚
石的化学性质非常稳定，是一种具有难以比拟的硬度和抗磨损性的材料，同时具有较好的
导热和导电性能。

而石墨则是一种柔软的物质，易于分层和滑动，具有良好的润滑性和导
电性能。

二者的结构基本可以归纳为由碳原子组成的层状结构，不同的是它们的原子排列
方式不同。

金刚石的原子排列方式是六方最密堆积的结构，也就是说，碳原子按着一定的规律依
次堆积，形成了一种高度有序的结构。

在金刚石晶体中，每个碳原子都被四个相邻的碳原
子包围，构成了一个四面体的结构单元，这些结构单元在不断重复之间形成了稳定的晶格。

金刚石的晶格结构非常紧密，这使得金刚石成为了一种极其稳定和耐用的材料。

与金刚石相比，石墨的结构更加松散和不规则，这意味着它可以很容易地在平面方向
上滑动和分层，形成高度可靠和可调节的润滑效果。

此外，石墨的电子结构具有良好的导
电性，因此可以作为电极材料被广泛应用于电池等领域。

综上所述，金刚石和石墨的原子排列方式虽然都是由碳原子组成的，但是其排列方式
的不同造就了它们不同的物理性质和化学性质。

金刚石的排列方式极为规则和密集，他是
一种极其具有稳定性和坚硬度的材料。

石墨的结构更加松散和不规则，适合作为电池、导
电和润滑等领域的材料。

随着科技的不断进步和开发，相信我们还会发现更多具有极具应
用价值和深度研究意义的新材料。

木炭+氧化铜澄清的石灰水碳和碳的氧化物 知识总结金刚石、石墨、C60一、碳的几种单质1. 金刚石（C ）是自然界中最硬的物质，可用于制钻石、刻划玻璃、钻探机的钻头等。

2. 石墨（C ）是最软的矿物之一，有优良的导电性，润滑性。

（1）可用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的电刷等。

注意：铅笔不含铅，是石墨和黏土混合而成的混合物。

（2）无定形碳：焦炭、木炭、活性炭、炭黑等，由石墨的微小晶体和少量杂质构成。

活性炭、木炭具有疏松多孔的结构，所以有强烈的吸附性，可用于：制糖工业、防毒面具里的滤毒罐。

3. C 60 是一种由60个碳原子构成的分子，形似足球，性质很稳定。

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。

CO 和CO 2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。

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，化学性质稳定【为何碳在常温下化学性质比较稳定？碳原子的最外层有4个电子，既不容易得电子，也不容易失去电子，因此常温下碳的化学性质比较稳定。

】档案材料一般用碳素墨水书写； 古代书画历经百年也安然无恙；木质电线杆埋入地下部分用火烧焦可防腐都是利用这个原理。

2. 碳具有可燃性：C+O 2CO 2（充分燃烧）2C+O 22CO （不充分燃烧）碳在氧气中燃烧现象：燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。

3. 碳具有还原性： 可用于冶金工业。

2Fe 2O 3+3C4Fe+3CO 2↑木炭还原氧化铜的实验（见右图）【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。

【化学方程式】C+2CuO 2Cu+CO 2↑⏹ 反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。

⏹ 在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。

⏹ 配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。

⏹实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。

有关高中化学中石墨和金刚石熔点比较的思考发布时间：2021-03-19T15:16:31.663Z 来源：《中小学教育》2020年第34期作者：武健超[导读] 在高中化学中，有一些习题在设计或者答案上，武健超宁夏银川一中宁夏银川 750001摘要：在高中化学中，有一些习题在设计或者答案上，不太严谨，甚至有时候出现错误。

例如石墨和金刚石熔点、稳定性的比较，这些设计和答案有时候只能作为应试的习题和答案，甚至有时候作为应试的答案都不太合适。

关键词：石墨金刚石熔点有关石墨和金刚石熔点大小、稳定性的比较有些练习题会出现石墨和金刚石熔点、稳定性的比较。

那么大多数的比较基于图1人教版化学选修3《物质结构与性质》第71页“高温高压合成金刚石”的图片[人民教育出版社,课程教材研究中心,化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书化学选修3[M].2009年3月第3版.北京:人民教育出版社,2016:71]：图1 人教版化学选修3《物质结构与性质》第71页图3-18而网络上的回答大多是类似于图2的这种答案：图2 网上关于石墨和金刚石熔点大小比较的解答我们总结一下——根据石墨和金刚石中碳原子的不同杂化方式判断出石墨中碳原子间的化学键更短键能更高，故而熔点石墨更高。

那么事实果真如此么？我们来看看数据。

下图3是《中学教师实用化学辞典》中有关石墨和金刚石熔点[沈鑫甫. 中学教师常用化学辞典[M]. 第一版. 北京:北京科学技术出版社,中国三峡出版社,1998:137-138]的信息：图3 《中学教师实用化学词典》中石墨和金刚石的熔点从中我们得到石墨熔点3652℃高于金刚石熔点3550℃，确实如上通过石墨和金刚石中碳原子间的成键方式所推测的那样。

那么这还有什么问题吗？那下面，我们再来看看邦迪碳相图。

注：，图4 邦迪碳相图我们来通过表1总结一下上面的相图表1 邦迪碳相图各区域含义常压大概是的压强。

通过以上图表，我们可以发现， A区就是常温常压下的石墨和金刚石状态，这也就是为什么高中教学通过石墨和金刚石的焓变来判断出石墨更稳定的原因，且常压下随温度升高，金刚石会逐渐石墨化；则金刚石会转化成；从B区我们可以看出，在常压下升高温度，石墨会直接气化；温度和压强达到E区条件，石墨很快会转变为金刚石。