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碳单质

编辑: 路逍遥 关键词: 初中化学 来源: 记忆方法网
碳在地壳中的含量为0.027%,在自然界中分布很广。以化合物形式存在的碳有煤、石油、天然气、动植物体、石灰石、白云石、二氧化碳等.目前全世界已经发现的化合物种类已达400多万种,其中绝大多数是碳的化合物,不含碳的化合物不超过10万种。在现有的112种元素中,除碳以外的111种元素,它们之间所形成化合物数目,大约仅是碳这一种元素所形成化合物总数的1/40。碳是地球上化合物种类最多的元素。

众所周知,生命的基本单元氨基酸、核苷酸是以碳元素做骨架变化而来的。先是一节碳链一节碳链地接长,演变成为蛋白质和核酸;然后演化出原始的单细胞,又演化出虫、鱼、鸟、兽、猴子、猩猩,直至人类。这三四十亿年的生命交响乐,它的主旋律是碳的化学演变。可以说,没有碳就没有生命。碳是生命世界的栋梁之材。

纯净的、单质状态的碳有三种,它们是金刚石、石墨和C60。它们是碳的三种同素异形体。

1.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。测定物质硬度的刻划法规定,以金刚石的硬度为10来度量其它物质的硬度(详细见附表)。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,金刚石的熔点最高,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。

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

常温下,金刚石对所有的化学试剂都显惰性,但在空气中加热到1100K左右时能燃烧成二氧化碳。


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