金剛石和石墨的可燃性是什么?
碳的存在辦法是多種多樣的,有晶態(tài)單質碳如金剛石、石墨,因而說金剛石和石墨其實是碳的一種,碳具有可燃性,一起穩(wěn)定性:在常溫下碳的化學性質穩(wěn)定,點燃或高溫的條件下能發(fā)生化學反應,這個問題重視考慮金剛石和石墨的成分。
把任何兩種不同的礦產(chǎn)相互刻劃,兩者中必定會有一種受到損害。有一種礦產(chǎn),可以劃傷其他悉數(shù)礦產(chǎn),卻沒有一種礦產(chǎn)可以劃傷它,這就是金剛石。
直到18世紀后半葉,科學家才搞清楚了構成金剛石的“資料”。如前所述,早在公元1世紀的文獻中就有了關于金剛石的記載,但是,在這以后的1600多年中,人們始終不知道金剛石的成分是什么。
直到18世紀的70至90年代,才有法國化學家拉瓦錫(1743~1794)等人進行的在氧氣中燃燒金剛石的實驗,結果發(fā)現(xiàn)得到的是二氧化碳氣體,即一種由氧和碳結合在一起的物質。這兒的碳就來源于金剛石??偹?,這些實驗證明了組成金剛石的資料是碳。
知道了金剛石的成分是碳,依然不能解說金剛石為什么有那樣大的硬度。例如,制造鉛筆芯的資料是石墨,成分也是碳,但是石墨卻是一種比人的指甲還要軟的礦產(chǎn)。金剛石和石墨這兩種礦產(chǎn)為什么會如此不同?
這個問題,是在1913年才由英國的物理學家威廉·布拉格和他的兒子做出答復。布拉格父子用X射線查詢金剛石,研討金剛石晶體內(nèi)原子的排列辦法。他們發(fā)現(xiàn),在金剛石晶體內(nèi)部,每一個碳原子都與周圍的4個碳原子緊密結合,構成一種細密的三維結構。這是一種在其他礦產(chǎn)中都未曾見到過的特別結構。而且,這種細密的結構,使得金剛石的密度為每立方厘米約3.5克,大約是石墨密度的1.5倍。正是這種細密的結構,使得金剛石具有最大的硬度。換句話說,金剛石是碳原子被揉捏而構成的一種礦產(chǎn)。
碳是一種很常見的元素,它以多種辦法廣泛存在于大氣和地殼之中。碳單質很早就被人認識和利用,碳的一系列化合物——有機物更是生命的底子。碳是生鐵、熟鐵和鋼的成分之一。碳能在化學上自我結合而構成很多化合物,在生物上和商業(yè)上是重要的分子。生物體內(nèi)大多數(shù)分子都含有碳元素。
常溫下單質碳的化學性質比較穩(wěn)定,不溶于水、稀酸、
稀堿和有機溶劑;高溫下與氧反應燃燒,生成二氧化碳或一氧化碳;在鹵素中只要氟能與單質碳直接反應;在加熱下,單質碳較易被酸氧化;在高溫下,碳還能與許多金屬反應,生成金屬碳化物。碳具有還原性,在高溫下可以鍛煉金屬。此外,近年的研討發(fā)現(xiàn),石墨可以被氯磺酸溶解,構成單層石墨烯的氯磺酸“溶液”。
石墨是碳質元素結晶礦產(chǎn),它的結晶格架為六邊形層狀結構。每一網(wǎng)層間的間隔為340pm,同一網(wǎng)層中碳原子的間距為142pm;。屬六方晶系,具無缺的層狀解理。解理面以分子鍵為主,對分子吸引力較弱,故其天然可浮性很好。