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碳族元素预习笔记一、碳族元素通性1、原子结构性质⑴相似性：•外层电子构型:ns²np²气态氢化物的通式：RH4最高价氧化物对应的水化物通式为H2RO3或R(OH)4⑵递变性•+2价化合物主要氧化态稳定性：由上至下逐渐增强+4价化合物主要氧化态稳定性：由上至下逐渐减弱但铅（Ⅱ）化合物稳定性高于铅（Ⅳ），铅（Ⅳ）本身为强氧化剂。
•熔沸点降低（锡和铅反常），单质密度逐渐增大•金属性增强，非金属性减弱，（由于半径不断增大，原子核对外层电子引力变小所致）•最高价氧化物对应水化物的酸性减弱（最高价氧化物对应的酸举个例子解释：碳酸H2CO3。
(HO)2-CO连接一个氧原子，氧原子强吸电子作用导致碳原子电子云密度下降，对应的碳原子同样要从羟基上边多取电子，那么最终结果就是羟基氧原子再把和氢原子公用的电子对拉向自己。
那么此时氢原子是缺电子的，就会很容易电离。
氢原子越缺电子越容易电离；那么对应的中心原子越吸电子，氢原子就越缺电子。
所以从上到下，元素原子电负性减弱，吸电子能力减弱，自然氢离子电离能力减弱，酸性减弱。
）•氢化物的稳定性减弱•第一电离能:由碳至铅逐渐减小(同主族由上至下半径增大，更易失去最外层电子)特殊:锡<铅•熔沸点:由碳至铅逐渐减小(碳、硅为原子晶体，锗、锡、铅为金属晶体)二、元素的成键特性⒈碳:①共价键(sp:CO sp²:乙烯 sp³:甲烷):碳碳，碳氢，碳氧键键能大，稳定，因此碳氢氧可形成多种有机化合物。
②以碳酸盐的形式存在于自然界中2.硅:①硅氧四面体形式存在(石英，硅酸盐矿)②硅硅，硅氧，硅氢键较弱，可形成有机化合物但数量较少3.锡铅:①离子键(+2氧化态，SnO、PbO +4氧化态，SnCl4)②共价键(+4氧化态，SnO、PbO2)二、碳及其化合物1.单质(三种同素异形体)①金刚石:结构:sp³杂化，原子晶体，五个碳原子构成正四面体性质:硬度最大，熔沸点很高（由于其为空间网状结构），无色透明，不导电，化学惰性，但800°C以上与空气反应成CO2②石墨:结构:sp²杂化，层状原子晶体，每层上的碳原子各提供一个含成单电子的p轨道形成大π键层与层之间靠分子见作用力结合在一起。
第13章碳族元素来自山东大学2010级化基某同学一、本章要点难点（1）碳的单质（2）碳的氧化物与含氧酸盐（3）分子筛（4）锡、铅的化合物二、章节设置介绍13.1碳族元素概述13.2碳及其化合物13.3硅及其化合物13.4锗锡铅及其化合物三、本章学习目的1、明确物质结构部分知识在本章中的运用，熟练掌握相关元素知识2、能够运用所学知识解释生活生产中的现象写在前面——小结与心得：1.通过这次备课笔记中的制作，切身体会到在因特网上和教材浩如烟海的资料中仔细寻找、查证的困难与艰辛，为弄懂一个小的知识点，也需要翻好几本参考书、搜索多次网页才可能找到一个合适的解释；体会到自然科学领域的严谨的同时，也对“真理”有了新的理解。
2.关于章节设置及每节内容设置，我的想法是首先应由单质到简单化合物再到复杂化合物，研究其相似性的同时兼顾差异的存在；对某一具体元素，应分别研究其原子结构及成键特性、单质结构及性质、各种常用化合物及性质；在对某种物质进行学习时，要果断选择对生产生活有重要影响的方面仔细理解记忆，对生僻的知识善于省略，而同时又要求当需要相关知识时能迅速查到并结合以前所学知识加以运用。
3.关于在备课笔记中融入自己的想法，我的理解是既包含对本章的整体把握，又有对每一节、每一知识点的细节安排，在这个过程中通过对来自各个不同来源的知识加以整合处理而形成一套自己的体系，便可以说已经有部分自己的看法。
虽然目前为止，对现象产生一个完全属于自己的解释还是有一定困难的，但我相信随着学习的不断升入，对各种方法原理的运用定会更加成熟，从而可以对部分现象有自己的看法。
4.学得越多，进而发现自己不懂得越多，所以，一定要努力学习好各方面知识，不仅仅是本专业知识，其他通用能力也是需要掌握的。
13.1碳族元素概述碳族元素（Carbon group）指的是元素周期表ⅣA族的所有元素，包括碳（carbon，C）、硅（silicon，Si）、锗（germanium，Ge）、锡（tin，Sn）、铅（lead，Pb）五种。
13.1碳及其化合物1、单质(1)金刚石金刚石（俗称钻石）为原子晶体，每个碳原子均以sp3杂化状态与相邻的四个碳原子结合成键，形成正四面体构型、空间网状结构的原子型晶体。
其熔沸点高，硬度大（所有物质中硬度最大，莫氏硬度为10），难溶于溶剂，不导电，化学性质不活泼。
几乎对所有化学试剂显惰性，但在空气中加热800℃以上燃烧CO2。
（莫氏硬度：又名莫斯硬度,表示矿物硬度的一种标准。
1812年由德国矿物学家莫斯(Frederich Mohs)首先提出。
应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试矿物的表面而发生划痕，用测得的划痕的深度分十级来表示硬度：滑石1（硬度最小），石膏2，方解石3，萤石4，磷灰石5，正长石6，石英7，黄玉8，刚玉9，金刚石10，硬度值并非绝对硬度值，而是按硬度的顺序表示的值。
）金刚石有各种颜色，从无色到黑色都有，以无色的为特佳。
它们可以是透明的，也可以是半透明或不透明。
多数金刚石大多带些黄色。
金刚石的折射率非常高，色散性能也很强，这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。
金刚石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。
1977年12月21日，在山东省临沭县常林大队，女社员魏振芳发现1颗重158.786克拉的优质巨钻----中国最大的金刚石，全透明，色淡黄，可称金刚石的“中国之最”。
被命名为“常林钻石”.（约鸡蛋黄大小，右图）。
世界上最大的工业用金刚石和宝石级金刚石均产于巴西，都超过3100克拉（1克拉=200毫克）。
现在人造金刚石已经广泛用于生产和生活中，虽然造出大颗粒的金刚石还很困难（所以大颗粒的天然金刚石仍然价值连城），但是已经可以制成了金刚石的薄膜、金刚石小晶体。
常林钻石用途：金刚石是自然界中最坚硬的物质，因此也就具有了许多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模。
还被作为很多精密仪器的部件。
关于人造金刚石：直接法人造金刚石或利用瞬时静态超高压高温技术，或动态超高压高温技术，或两者的混合技术，使石墨等碳质原料从固态或熔融态直接转变成金刚石，这种方法得到的金刚石是微米尺寸的多晶粉末。
【高中化学】高三化学教案碳族元素无机非金属材料【高中化学】高三化学教案碳族元素无机非金属材料课程计划碳族元素无机非金属材料碳族元素无机非金属材料试验地点1碳族元素1.碳族元素的化合价碳族元素的共同价态为+2和+4。
其中，碳、硅、锗和锡的价态化合物相对稳定，而铅的价态化合物相对稳定。
通过氧化还原反应的价涨落来研究碳族元素的物质，其性质如下：(1)碳族元素的单质以为主，如碳、硅都被氧气氧化。
碳作还原剂，温度越高，还原性，高温时碳可还原氧化铜。
锡、铅都能与盐酸反应置换出氢气等。
（2）价化合物具有还原性。
例如，CO可以在高温下还原某些金属氧化物（Fe2O3、Cuo等）。
(3)价化合物有氧化性。
如co2和碳高温下反应生成co，pbo2在化学反应中是强氧化剂等。
2.去除混合在CO和CO2气体中的杂质（括号中的杂质）(1)co(co2)：通过盛有的洗气瓶。
（2） CO 2（CO）：穿过盛开的硬玻璃。
(3)co2(o2)：通过盛放的硬质玻璃管。
（4）二氧化碳（SO2）：通过或。
(5)co2(hcl)：通过。
（6）二氧化碳（H2S）：通过。
[例1](2021年山东)下图所示为常见气体制备、分离、干爆和性质验证的部分仪器装置(加热设备及夹持固定装置均略去)，请根据要求完成下列各题(仪器装置可任意选用，必要时可重复选择，a、b为活塞)。
（1）如果将CO和CO2的混合气体引入进气口，则将CuO放入E中，选择装置以获得纯净干燥的CO，并验证其还原性和氧化产物。
所选设备的连接顺序为（填写代码）。
CO 氧化产物的现象可以被证实。
(2)停止co和co2混合气体的通入，e内放置na2o2，按a→e→d→b→h装置顺序制取纯净干燥的o2，并用o2氧化乙醇。
此时，活塞a应，活塞b应。
需要加热的仪器装置有(填代号)，m中反应的化学方程式为。
（3）如果进气口改为空气，向分离漏斗中加入浓氨，向圆烧瓶中加入NaOH固体，在E中安装铂-镧合金网，按照a的程序制备干氧→ G→ E→ 并对氨的一些性质进行了验证高中数学。
一、教学目标：1. 让学生了解碳的基本概念和化学性质。
2. 培养学生对碳的化学性质的探究能力和实验操作能力。
3. 引导学生运用化学知识解释生活中的现象，提高学生的科学素养。
二、教学内容：1. 碳的基本概念：碳的元素符号、碳的原子结构、碳的相对原子质量等。
2. 碳的化学性质：碳的氧化性、还原性、可燃性、碳化性等。
3. 碳的单质：金刚石、石墨、碳纳米管等。
4. 碳的化合物：二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐等。
5. 碳的应用：碳素墨水、碳纤维、碳捕捉等。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：碳的基本概念、碳的化学性质、碳的单质和化合物、碳的应用。
2. 教学难点：碳的氧化性、还原性、可燃性的实验操作和现象解释。
四、教学方法：1. 采用问题驱动法，引导学生主动探究碳的化学性质。
2. 利用实验法和观察法，让学生直观地了解碳的化学性质。
3. 运用案例分析法，让学生运用化学知识解释生活中的现象。
五、教学准备：1. 实验室用具：试管、酒精灯、镊子、滴管等。
2. 实验试剂：二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐等。
3. 课件和教学素材：碳的图片、视频、动画等。
六、教学过程：1. 导入：通过展示碳的图片，引导学生思考碳在生活中的应用和重要性。
2. 探究碳的基本概念：让学生通过查阅资料或提问，了解碳的元素符号、原子结构和相对原子质量。
3. 实验观察碳的化学性质：引导学生进行实验，观察碳的氧化性、还原性和可燃性。
4. 学习碳的单质和化合物：让学生通过实验或观察，了解金刚石、石墨、碳纳米管等碳的单质，以及二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐等碳的化合物。
5. 碳的应用案例分析：引导学生分析碳素墨水、碳纤维、碳捕捉等碳的应用实例，运用化学知识解释生活中的现象。
七、学生活动：1. 自主学习碳的基本概念：学生通过查阅资料或提问，了解碳的元素符号、原子结构和相对原子质量。
2. 实验操作碳的化学性质：学生分组进行实验，观察碳的氧化性、还原性和可燃性，并记录实验现象。
第十三章碳族元素Chapter 13 The Carbon Family Eleme nts Carbon (C) Silicon (Si) Germanium (Ge) Stannum (Sn) Plumbum (Pb) 本章要点和难点：①碳的单质②碳的氧化物，碳的含氧酸盐③分子筛④锡、铅的化合物13.1碳族元素的通性(Ge neral Characteristics of Carbo n Family Eleme nts)13.1.1原子结构及特性碳族元素中，碳、硅是非金属，其余三种是金属，由于硅、锗的金属性和非金属性均不强，也有人称其为“准金属”。
碳族元素的外层电子构型为n s2 n p 2碳族元素的基本性质基本性质 C Si Ge Sn Pb相对原子质量12.01 28.09 72.59 118.7 207.2 共价半径/pm 77 117 122 140 147 M 2+半径/pm - - 73 93 120 第一电离能/ (KJmol-1) 1086.4 786.5 762.2 708.6 715.5 电子亲和能/ (KJ mol -1) -122.5 -119.6 -115.8 -120.6 -101.3 电负性X P 2.55 1.90/1.8 2.01/1.8 1.96/1.8 2.33/1.9 单质熔点厂c 3550(金刚石) 1414 937.4 231.9 (白锡) 327.5碳族元素的电负性大，要失去价电子层上的1-2个p电子成为正离子是困难，它们倾向于将s电子激发到p轨道而形成较多的共价键，所以碳和硅的常见氧化态为+IV。
第一电离能在同组元素中，由上而下随着原子半径的增大，电离能减小，元素的金属性依次增强。
电子亲和能在同族元素中，自上而下原子半径逐渐增大，原子核对外来电子的吸引力逐渐减弱，自上而下，电子亲和能呈减小趋势。
可能是Sn的原子半径相对较小，外层电子云的密度小，对外来一个电子的排斥作用反而比Ge大，因而得到一个电子放出的的能量较大。
碳族元素教学目标知识技能：掌握碳族元素原子结构特点；能推断出碳族元素单质及化合物性质的变化规律；加深对典型碳族元素单质及其化合物的化学性质的理解。
能力培养：比较碳族元素与卤素、氧族元素、氮族元素性质的相似性和递变性以及对碳及其化合物化学性质讨论，培养学生抽象概括形成规律性认识的能力。
通过实验培养学生观察能力、思维能力。
使学生掌握非金属元素单质及其化合物性质的学习方法。
科学思想：通过对弱酸的酸式盐化学性质的讨论，对学生进行辩证唯物主义教育。
科学品质：组织讨论，激发学生求知欲，体验学习乐趣。
科学方法：观察、实验和科学抽象。
重点难点重点：碳族元素性质的递变规律。
碳及其化合物的化学性质。
难点：碳酸的酸式盐与强酸和强碱的反应。
教学过程教师活动学活动提问有人提出：现代化学是以碳和硅为首的化学，你知道哪些有关碳硅及其化合物的知识？（见附1）举例。
板书提问讲解板书第一节碳族元素一、碳族元素1．结构特点画出C、Si的原子结构示意图和电子式，比较它们的相似与不同。
对学生的回答给予正确的评价，重复正确答案后板书。
相似点：最外层4e。
不同点：核电荷数、电子层数、原子半径。
一学生到黑板上板演，其余在草稿纸上写。
比较C、原子结构的异同。
板书投影组织讨论2．性质变化规律指导学生阅读课本1~2页，总结规律，填写下表：（见附2）从物质结构角度分析金刚石比晶体硅的熔点高的原因？阅读课文，总结规律，填表。
讨论后回答：都为原子晶体，但碳原子半径比硅的小，碳原子间键长比硅的短，键能比硅的大，所以熔点高。
讲解实验板书下面我们通过实验比较碳和硅的非金属性强弱。
Mg2Si和盐酸反应Mg2Si+4HCl=SiH4↑+2MgCl2SiH4+2O2=SiO2+2H2O(自燃)观察、比较硅烷、甲烷的稳定性，确定非金属性碳比硅强。
展示讲解金刚石、石墨图片，C60结构图片，硅、锡、铅实物样品。
碳族元素从上到下由非金属递变为金属的趋势非常明显。
碳族元素C、Si、Ge、Sn元素的+4价稳定，而+4价的Pb有强氧化性，Pb的+2价稳定。
第一节碳族元素范文碳族元素是周期表中第14族元素，包括碳、硅、锗、锡和铅。
这些元素在化学性质和物理性质上都有一些共同特点，同时也有一些差异。
碳族元素在地球上广泛存在，具有重要的工业应用和生物学意义。
1.碳：碳是生命的基础，它是地球上最常见的元素之一，形成了多种化合物。
由于碳的电负性较小，碳原子可以形成四个共价键，使得碳原子能够形成多种结构和化合物。
碳的存在形式有晶体碳、胶体碳、石墨和金刚石等。
2.硅：硅是地壳中最多的元素之一，占地壳质量的27.7%。
它是人工晶体中使用最广泛的材料之一，具有优良的光学、电学和机械性能。
硅元素可以形成硅酸盐矿物，如石英、长石等。
3.锗：锗是一种灰色的金属元素，有与硅相似的化学性质。
它可以用于制作晶体管、红外光学材料和太阳能电池等。
4.锡：锡是一种常见的金属元素，具有低熔点和可塑性。
锡可以与其他金属形成合金，如青铜和白铜等。
锡也可用于电子器件、涂料和防锈剂等。
5.铅：铅是一种有毒的重金属元素，但同时也有广泛的用途。
铅的主要应用领域包括电池、铅酸盐、合金、防腐蚀涂料和射线防护等。
碳族元素的共同特点是它们的化合价为+4，能够形成四个共价键。
它们的氧化态具有+2和+4两种，其中+2态更稳定。
碳族元素在化合物中可以显示多种氧化态。
碳族元素的化合物中，碳和硅的氧化态+4是最常见的，锗、锡和铅的氧化态+2也较常见。
碳和硅的氧化态+2会使氧的氧化态-2失去配电对，而形成离子化合物（如碳酸盐和硅酸盐）。
这种离子化合物通常具有高熔点和难溶于水的性质，如石英和方解石。
碳族元素在生物学中也具有重要的地位。
胺基酸是生命的基本组成单位，它们都含有碳。
生物有机化合物中的碳元素能够形成稳定的化学键，为生命提供了结构和能量。
此外，碳纳米管和石墨烯等碳族材料也具有广泛的应用前景。
碳纳米管具有优良的导电性和机械性能，可以应用于传感器、电子器件和纳米材料等领域。
石墨烯是一种单层的碳纳米材料，具有高导电性、高强度和高柔韧性等特点，被认为是下一代制备高性能电子器件的理想材料。
碳族元素教案范文教学目标：1.知道碳族元素的特点和性质；2.了解常见的碳族元素和它们的应用；3.能够描述碳族元素的周期性变化。
教学重点：1.碳族元素的特点和性质；2.常见的碳族元素和它们的应用。
教学难点：1.碳族元素的周期性变化。
教学准备：1.碳族元素的相关实验器材和试剂；2.PPT或投影仪。
教学过程：一、导入（5分钟）老师通过展示PPT上的图片或提问的方式引入本课的教学内容：你们知道有哪些元素在自然界中存在并且是生命所必需的？二、讲授（25分钟）1.碳族元素的特点和性质（10分钟）a.碳族元素包括碳（C）、硅（Si）、锗（Ge）、锡（Sn）、铅（Pb）等元素，它们都属于第14族元素。
b.碳族元素在元素周期表中位于第2周期。
c.碳族元素的原子结构都具有4个价电子，因此它们的化合价大多是4d.碳族元素的物理性质：除硅外，碳族元素都是非金属，具有较低的熔点和沸点。
e.碳族元素的化学性质：活泼的非金属，容易与其他元素形成化合物。
2.常见的碳族元素和它们的应用（10分钟）a.碳（C）：是生命的基础，存在于有机化合物中，例如石油、天然气、橡胶、木材等。
b.硅（Si）：是地壳中含量最丰富的元素，广泛应用于电子、太阳能电池、光纤等领域。
c.锗（Ge）：用于制造电子器件、光学镜片等。
d.锡（Sn）：用于制造合金、焊接等。
e.铅（Pb）：用于制造蓄电池、电机、管道等。
3.碳族元素的周期性变化（5分钟）a.碳族元素的周期性变化是指随着原子序数的增加，性质和特点的规律变化。
b.碳族元素的原子半径随着原子序数的增加而增大。
c.碳族元素的电负性随着原子序数的增加而减小。
三、实验（15分钟）设计一个实验，以观察碳族元素的性质和特点。
例如，可以将一小块铅放入酸中，观察铅与酸反应产生的气体等现象。
四、总结与讨论（10分钟）结合实验结果，总结并讨论碳族元素的特点、性质以及它们的应用。
同时，引导学生思考碳族元素的周期性变化规律和原因。
13.1碳及其化合物1、单质(1)金刚石金刚石（俗称钻石）为原子晶体，每个碳原子均以sp3杂化状态与相邻的四个碳原子结合成键，形成正四面体构型、空间网状结构的原子型晶体。
其熔沸点高，硬度大（所有物质中硬度最大，莫氏硬度为10），难溶于溶剂，不导电，化学性质不活泼。
几乎对所有化学试剂显惰性，但在空气中加热800℃以上燃烧CO2。
（莫氏硬度：又名莫斯硬度,表示矿物硬度的一种标准。
1812年由德国矿物学家莫斯(Frederich Mohs)首先提出。
应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试矿物的表面而发生划痕，用测得的划痕的深度分十级来表示硬度：滑石1（硬度最小），石膏2，方解石3，萤石4，磷灰石5，正长石6，石英7，黄玉8，刚玉9，金刚石10，硬度值并非绝对硬度值，而是按硬度的顺序表示的值。
）金刚石有各种颜色，从无色到黑色都有，以无色的为特佳。
它们可以是透明的，也可以是半透明或不透明。
多数金刚石大多带些黄色。
金刚石的折射率非常高，色散性能也很强，这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。
金刚石在X射线照射下会发出蓝绿色荧光。
1977年12月21日，在山东省临沭县常林大队，女社员魏振芳发现1颗重158.786克拉的优质巨钻----中国最大的金刚石，全透明，色淡黄，可称金刚石的“中国之最”。
被命名为“常林钻石”.（约鸡蛋黄大小，右图）。
世界上最大的工业用金刚石和宝石级金刚石均产于巴西，都超过3100克拉（1克拉=200毫克）。
现在人造金刚石已经广泛用于生产和生活中，虽然造出大颗粒的金刚石还很困难（所以大颗粒的天然金刚石仍然价值连城），但是已经可以制成了金刚石的薄膜、金刚石小晶体。
常林钻石用途：金刚石是自然界中最坚硬的物质，因此也就具有了许多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模。
还被作为很多精密仪器的部件。
关于人造金刚石：直接法人造金刚石或利用瞬时静态超高压高温技术，或动态超高压高温技术，或两者的混合技术，使石墨等碳质原料从固态或熔融态直接转变成金刚石，这种方法得到的金刚石是微米尺寸的多晶粉末。
熔媒法人造金刚石用静态超高压(50～100kb，即5～10GPa) 和高温(1100～3000°C)技术通过石墨等碳质原料和某些金属（合金）反应生成金刚石，其典型晶态为立方体(六面体)、八面体和六-八面体以及它们的过渡形态。
在工业上显出重要应用价值的主要是静压熔媒法。
采用这种方法得到的磨料级人造金刚石的产量已超过天然金刚石，有待进一步解决的问题是增大粗粒比，提高转化率和改善晶体质量。
目前正在实验室中用静压熔媒法研究优质大颗粒单晶金刚石的形成。
加晶种外延生长法曾得到重1克拉左右的大单晶;用一般试验技术略加改进后，曾得到2～4毫米左右的晶体。
采用这种方法还生长和烧结出大颗粒多晶金刚石，后者在工业上已获得一定的应用，其关键问题在于进一步提高这种多晶金刚石的抗压强度、抗冲击强度、耐磨性和耐热性等综合性能。
外延法人造金刚石是利用热解和电解某些含碳物质时析出的碳源在金刚石晶种或某些起基底作用的物质上进行外延生长而成的。
“媛石”2010年12月，日本科学家成功合成了世界上最坚硬的金刚石，其直径超过1厘米，与其合作的公司称力争最快明年投产。
这种圆柱形的金刚石是日本爱媛大学研究人员与住友电器工业公司合作的成果，被命名为“媛石”，取自“爱媛”。
研究人员入船哲男介绍说，媛石是目前世界上最坚硬的人工金刚石，比普通金刚石坚硬很多，因此可以应用于诸多工业活动当中。
“媛石可以帮助人们进一步了解在地球深处高压高温条件下形成的碳元素单质晶体；同时，作为一种工业用品，它的寿命也比普通金刚石长好几倍。
”法国化学家享利·莫瓦桑〔Ferdinand Frederic Henri Moissan，1852－1907）在电镀制取最活泼的非金属而又毒性很大的氟，以及发明高温电炉并熔炼钨、钛、钼，钒等高熔点金属方面，做出了很大的贡献，表现了艰苦卓绝的科学探索精神。
成为著名的科学家。
1799年，法国化学家摩尔沃把一颗金刚石转变为石墨。
这激发了人们的逆向思维，能不能把石墨转化成金刚石呢？自此以后，人们对于怎样把石墨转化为金刚石，表现了极大的兴趣。
莫瓦桑利用自己发明的高温电炉制取了碳化硅和碳化钙，这促使他向极富诱惑力的“点石成金”术跃跃一试，他先试验制取氟碳化合物，再除去氟制取金刚石。
没有成功，后来他设想利用他的高温电炉，把铁化成铁水，再把碳投入熔融的铁水中，然后把渗有碳的熔融铁倒人冷水中，借助铁的急剧冷却收缩时所产生的压力，迫使内中的碳原子能有序地排列成正四面体的大晶体。
最后用稀酸溶去铁，就可拿到金刚石晶体。
这个设想在当时看来，既科学又美妙。
促使他和他的助手一次又一次的按这个构想方案做试验。
1893年2月6日，他终于看到了他梦寐以求的“希望之星”。
当他和助手用酸溶去铁后，在石墨残留物中，竟有口颗0.7mm的晶体闪闪发光！经检测这颗晶体真是金刚石。
“人造金刚石成功了！”欣喜若狂的莫瓦桑一再向报界宣传他的重大科研成果。
这使本来因研制氟和高温电炉而著名的莫瓦桑，更加名噪一时。
1906年评选诺贝尔化学奖时，极富盛名的莫瓦桑成了候选人。
而另一个候选人便是以发现元素同期律，并排布元素周期表，预言与指导发现新元素的俄罗斯科学家门捷列夫。
当时瑞典科学院化学分部投票表决时，10名委员中有5名投莫瓦桑的票，4票赞成门捷列夫，l票弃权。
结果草瓦桑以一票的优势而获奖。
虽然，莫氏确有重大科研成果。
但是，相对于做出时代里程碑式贡献的门捷列夫来说，一为个别的，一为全局性的；一为重大成果，一为恩格斯所赞誉的“完成了科学上的一个勋业，这个勋业可以和勒维烈计算尚未知道的行星海王星的轨道的勋业相媲美。
”当年的诺贝尔化学奖颁发给门捷列夫，应是历史的必然!可是却给予了名噪欧洲的莫瓦桑。
1907年门捷列夫和莫瓦桑都相继逝世了。
可是门捷列夫却失掉了再被评选的可能，这不能不说诺贝尔颁奖历史上的一大遗憾！话又得说回来。
1906年瑞典诺贝尔基金会宣布，把相当于10万法郎的奖金授给莫瓦桑，是“为了表彰他在制备元素氟方面所做出的杰出贡献，表彰他发明了莫氏电炉，”证书上只字未提人造金刚石的事，但莫瓦桑在领奖致答词时，却一再强调他合成人造金刚石的创举。
成功的科学实验的第一特征是可重现性。
然而，莫瓦桑“成功”的人造金刚石试验，却只做了一次，他本人再也没做第二次，却浸沉在“成功“的盛名之中．由于金刚石具有巨大的商业利润和工业价值，不少的公司、企业集团纷纷组织科学家重复莫氏的合成金刚石试验，希望把科研成果转化为工业生产，但却没有一个成功。
这就迫使一些人直接登门找莫瓦桑遗孀了解莫氏的试验情况。
经查明，那次成功的人造金刚石试验，是由于莫氏生前的助手对反复无休止的试验感到厌烦，但又无法劝阻他不再做了，迫于无奈便俏俏的把实验室中的一颗天然金刚石混迹到实验中去，这便是那颗被誉为“摄政王”的真面目了。
到头来，莫瓦桑的人造金刚石，仍然是“希望之星”，对这件事，当然不能说莫氏有意作伪骗人，但是，莫氏没有重复的做出成功的第二次、第三次实验，却律津乐道，陶醉于盛名，却不能不说是科学家不应有的过失。
1955年，美国科学家霍尔等在1650℃和95000个大气压下，合成了金刚石。
并在类似的条件下重复多次亦获成功，产品经各种物理的、化学的检测，确证为金刚石。
这是人类历史上第一次合成人造金刚石成功，然而，这已是莫瓦桑宣称“成功”的62年以后，莫氏逝世近半个世纪以后的事了。
(2)石墨石墨中每个碳原子以sp2杂化状态与相邻的三个碳原子结合成键，构成平面层状正六边形结构，每层上的原子各提供一个含成单电子的P轨道形成一个πnn的大π键；层间以分子间作用力结合。
石墨各层间受力时易滑动，因此可作润滑剂。
（有人认为鉴于石墨的特殊的成键方式，不能单一的认为是单晶体或者是多晶体，认为石墨是一种混合晶体：对于同一层来说，它是原子晶体；层与层间范德华力结合，可认为是分子晶体；在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们相互重叠，电子比较自由，相当于金属中的自由电子，所以石墨能导热和导电，这正是金属晶体特征，因此也归类于金属晶体）熔点高，质软，有滑腻感，有良好的导电性，常被用作电极。
对一般化学试剂显惰性，但比金刚石活泼，在空气中500℃被氧化为CO2，可被热的浓HClO4氧化，据此可用于除掉人造金刚石中的石墨。
应用：石墨可以作润滑剂、电极、铅笔芯、墨汁、耐火材料，在冶金工业中主要用来制造石墨坩埚，在炼钢中常用石墨作钢锭之保护剂，冶金炉的内衬。
石墨在工业上被大量地用于制造电极、坩埚、某些化工设备，也可以作原子反应堆中的中子减速剂，近年来有很多新的应用，如柔性石墨密封材料。
无定形碳，如木炭、焦炭等实际上都具有石墨结构。
(3)碳原子簇（球碳、富勒烯）1985年,英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托博士（Sir Harold Walter Kroto，1939年10月7日~）和美国科学家理查德·埃里特·史沫莱（Sir Richard Errett Smalley，1943年6月6日~）等人在氦气流中以激光汽化蒸发石墨实验中首次制得由60个碳组成的碳原子簇结构分子C60。
为此，克罗托博士获得1996年度诺贝尔化学奖。
克罗托受建筑学家理查德·巴克明斯特·富勒（Richard Buckminster Fuller，1895年7月12日~1983年7月1日）设计的美国万国博览馆球形圆顶薄壳建筑的启发，认为C60可能具有类似球体的结构，因此将其命名为buckminster fullerene（巴克明斯特·富勒烯，简称富勒烯）。
碳原子簇是由几十个乃至上百个碳原子组成的密闭分子，目前主要有C60、C70、C84等，还有C78、C82、C84C90、C96、碳纳米管等。
对C60研究最为深入。
C60分子具有球形结构（三十二面体），C原子形成12个五元环和20个六元环，每个碳原子以近似于sp2杂化轨道和相邻三个碳原子相连，形成3个σ键，剩余的p轨道形成大π键π60，其中碳的杂化60状态介于sp2和sp3之间，约为sp2.28。
C60不溶于水，在正己烷、苯、二硫化碳、四氯化碳等非极性溶剂中有一定的溶解性。
C60分子具有芳香性，溶于苯呈酱红色。
C60 可用电弧加热石墨棒或电弧法使石墨蒸发等方法制得。
C60 中嵌入过渡金属，具有超导性，是有发展前途的超导材料。
碳纳米管：在1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛(Iijima)在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子,这就是现在被称作的“Carbon nanotube”，即碳纳米管,又名巴基管。
