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为什么金刚石很硬，而石墨很软（从物质的组成或结构方面回答）
都是由碳原子构成 但构成的结构不一样 构成金刚石的结构比石墨的结构要稳定！ 具体的结构可以参考高中课本 旋风除尘器原理 芒刺线 都是C元素组成.因为排列顺序不同 静电除尘器工作原理 阳极板 因为碳原子排列不同 袋式除尘器标准 布袋脉冲除尘器 密度? 除尘
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在金刚石中，说有C原子以共价键结合，属于原子晶体，晶格能很大，因此硬度很大 而在石墨中，同层的C原子以共价键结合，而每层之间以范德华力结合，层与层之间可以滑动，因此较为松软
反吹扁袋除尘器 金刚石和石墨的化学成分都是碳(C)，互称“同素异形体”。金刚石是目前最硬的物质，而石墨却是最软的物质之一。 石墨内部的碳原子呈层状排列，一个碳原子周围只有3个碳原子与其相连，碳与碳组成了六边形的环状，无限多的六边形组成了一层。层与层之间联系力非常弱，而层内三个碳原子联系很牢，因此受力后层间就很容易滑动，这就是石墨很软能写字的原因。 金刚石内部的碳原子呈“骨架”状三维空间排列，一个碳原子周围有4个碳原子相连，因此在三维空间形成了一个骨架状，形成空间正四面体的立体网状结构，因此使金刚石具有高硬度的特性。
金刚石的密度大，石墨的密度小！！ 好象是金刚石是由碳原子构成的，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. 二者的化学式都是c 石墨原子间构成正六边形是平面结构，呈片状。 金刚石原子间是立体的正四面体结构，呈金字塔形结构. 希望能帮到你~*^_^*~ 哈哈！
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(2012甘肃)2010年诺贝尔物理学奖授予英国科学家海姆和诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯是从石墨材料中剥离制得的，与金刚石、石墨一样，都只由碳元素组成。如图是金刚石、石墨、C60和石墨烯的微观结构示意图。下列说法错误的是（　　） A．它们都是单质B．1个C60分子由60个碳原子构成C．它们的结构中碳原子的排列方式都相同D．它们在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳
主讲：张晓文
【思路分析】
A、根据题干信息“石墨烯是从石墨材料中剥离制得的，与金刚石、石墨一样，都只由碳元素组成”和单质的概念分析，单质是由一种元素组成的纯净物；B、根据C60分子的构成分析；C、根据题干信息结合性质与结构的关系进行分析；D、根据四种物质的组成分析燃烧的产物。
【解析过程】
A、单质是由一种元素组成的纯净物。从题干信息“石墨烯是从石墨材料中剥离制得的，与金刚石、石墨一样，都只由碳元素组成”看，它们都属于单质，故A说法正确；B、从C60的化学式看，一个C60分子是由60个碳原子构成的，故B说法正确；C、从图看，构成金刚石、石墨、C60、石墨烯碳原子的排列方式都不相同，故C说法错误；D、因为金刚石、石墨、C60、石墨烯都是由碳元素组成的，在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳，故D说法正确。
了解金刚石与石墨性质出现很大不同的原因在于结构的不同，对解决此问题至关重要。
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没满足你的要求? 查找更多相关内容初三化学教案：金刚石、石墨
教学目标 ：1.目标：⑴了解几种碳的性质和用途。⑵了解金刚石、石墨、C60的微观结构。⑶掌握单质碳的性质2.目标：辨别解决问题的;认识到同一元素可以组成不同的物质，初步认识物质组成的多样性。3.情感目标：通过物质的结构影响其性质，性质又决定用途，增强学生对事物是相互联系相互制约的辨证唯物主义观点认识。教学重点：单质碳的化学性质教学难点 ：单质碳的化学性质教学：演示实验法、讨论法教学过程 ：( 一)、导入 新课： 前面我们的不同元素可以组成物质，不同元素可以组成不同物质，那么同几种元素是可以组成不同物质吗?同学们请讨论一下并将其结果汇报好吗 ?(二)讲授新课：[板书课题][板 书] 一、碳的单质]⑴金刚石： ⑵ 石墨： ⑶C60[ 学生自学] 观看科利华软件[提问](1)上述三种单质有哪些性质?(2)它们的性质和用途之间有什么关系?[板 书 ] 二、碳的化学性质：[师生讨论] 用墨(用碳黑制成)书写或绘制的字画能保存很长时间而不变色，木桩埋在地下之前，常要把埋入地下的一部分的表面稍稍烤焦?)[板书] 1、常温下化学性质稳定[学生讨论](1)冬天生煤炉能引起煤气中毒，为什么?(2)氧气的有哪些化学性质?[板书] 2、碳跟氧气的反应 可燃性(1)反应现象：(2)反应方程式：碳完全燃烧： 碳不完全燃烧：[方程式由学生板演][演示(6&2)] 木炭与氧化铜的反应。[学生活动] (1)观察实验现象，(2)共同分析反应原理，(3)板演方程式。[板书] 3、碳跟&某些氧化物的反应 &&还原性(1)反应现象： (2)反应方程式：[师生共同分析] 这个反应的特点：在这个反应中，氧化铜(含氧化合物)失去氧而变成单质铜;木炭得到氧化铜中的氧而使氧化铜还原为铜，导出：a还原反应，b.氧化反应c.木炭具有还原性[拓 展：] 木炭的还原性在冶金工业上的应用(三) 练习：(四) 小结：(师生共同完成)(五) 布置作业 ：书P109习题1-6课后记：本节内容简单，学生比较容易掌握。第六单元 金刚石、石墨
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相关阅读：CNT研究背景和意义；自从1991年日本NEC的电镜专家Iijima首；1、结构；碳纳米管(carbonnanotubes，CNT；碳纳米管根据碳管壁中碳原子层的数目可以分为单壁碳；碳纳米管就会凸出，出现七元环则会凹进[11]；单壁碳纳米管根据六边环螺旋方向(螺旋角)的不同，；图1.1碳纳米管；图1.2三种类型的碳纳米管；2、性能；CNT具有很多奇异的特性，
CNT研究背景和意义
自从1991年日本NEC的电镜专家Iijima首先用高分辨透射电镜（HRTEM）发现了具有纳米尺寸的多壁碳纳米管（MWNT）[1]，这种结构由长约1 um、直径4-30 nm的多层石墨管构成。1993年又发现了单臂碳纳米管（SWNT）[2]以来，碳纳米管(CNT)作为一种新型的纳米材料，以其独特的物理、化学特征，重要的基础研究意义及在分子电子器件和复合材料等众多领域的潜在应用价值，而引起了世界各国科学家的极大关注，成为纳米材料领域研究的一个新热点。对它的应用研究主要集中在复合材料、氢气存储、电子器件、电池、超级电容器、场发射显示器、量子导线模板、电子枪及传感器和显微镜探头等领域，已经取得许多重要进展[3?5]。
碳纳米管(carbon nanotubes，CNTs)，又称巴基管(buckytube)，属于富勒碳系，是一维量子材料，是在C60不断深入研究中发现的。碳纳米管是由单层或多层石墨片围绕同一中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管结构，两端通常被由五元环和七元环参与形成的半球形大富勒烯分子封住，每层纳米管的管壁是一个由碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形网络平面所围成的圆[6]。
碳纳米管根据碳管壁中碳原子层的数目可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两大类。Iijima[7]和IBM公司的Bethune[8]等分别采用Fe和Co作为催化剂掺杂在石墨电极中，用电弧放电法各自独立合成出单壁碳纳米管(SWNT)，它由单层石墨卷成柱状无缝管而形成(见图1)，是结构完美的单分子材料，因合成条件的不同碳纳米管的管径可控制在0.7-3nm，长度可达1-50um[9]；多壁碳纳米管(MWNT)是由多个不同直径的单壁碳纳米管同轴卷曲而成，层数从2-50不等，层间距一般为0.34 nm且层与层之间排列无序，通常多壁管直径为2-30 nm，长度为0.1-50um[10]。观测发现多数碳纳米管在两端是闭合的，研究表明碳纳米管端口的帽状部分很容易出现五边环或七边环结构且弯曲率较大，当出现五元环时
碳纳米管就会凸出，出现七元环则会凹进[11]。
单壁碳纳米管根据六边环螺旋方向(螺旋角)的不同，可以是半导体型碳纳米管，也可以是金属型碳纳米管，并可以用碳纳米管的螺旋矢量参数(n，m)来表征。当n和m为不相等的整数时，称为螺旋型碳纳米管；当n=0或m=0时，称为锯齿型碳纳米管；当n=m时，称为扶椅型碳纳米管，是金属型碳纳米管。螺旋型和锯齿型碳纳米管既可以是半导体型碳纳米管，也可以是金属型碳纳米管。如果n-m=3k(k为非零整数)，则为半导体型碳纳米管，否则为金属型碳纳米管。管的两端由半个大小相应的富勒烯球封闭。
图1.2 三种类型的碳纳米管
CNT具有很多奇异的特性，如热力学性质、场发射特性、电学性能、化学与电化学性能、吸附性能等，已经引起了世界上众多科学家的极大关注，下面我们简单分类阐述。
2.1 热力学性质
碳纳米管由卷曲的石墨片构成，具有石墨巨大长径比和导热率高的特点，因而其轴向方向的热交换性能很高，相对其径向方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成各向异性高的热传导材料。经计算[12]，在温度为100 K时，单根碳纳米管的导热率为37 000 W/mK，室温下能达到6 600 W/mK，这一数据几乎是所报道的金刚石室温下导热率(3 320 W/mK)的2倍。
在力学性能方面，碳纳米管具有极高的弹性模量、韧性和强度。其弹性模量与金刚石的弹性模量几乎相同，可达到1Tpa，约为钢的5倍；其弹性应变约为5%―12%，约为钢的60倍。CNT具有与金刚石相同的热导和独特的力学性质。理论计算表明，碳纳米管的抗张强度比钢的高100倍。碳纳米管无论是韧性还是强度，都远远优于任何纤维材料。将碳纳米管作为复合材料增强体，可表现出良好的弹性、强度、各项同性及抗疲劳性，这可能带来复合材料性质的一次飞跃[13]。
碳纳米管的实验检测也说明了碳纳米管具有良好的力学性能。Z.W.Pan等人
[14]直接测量了超长多壁碳纳米管的杨氏模量和拉伸长度，得到多壁碳纳米管的拉伸长度为1.72Gpa，杨氏模量为0.45Tpa。E.W.Wong等人[15]用原子力显微镜探针弯曲多壁碳纳米管的石墨烯片层得到其强度的初步结果是28.5Gpa。由碳纳米管悬臂梁振动测量结果可以估计出延伸率达百分之几，并具有良好的可弯曲性，可承受弯曲形变并可弯成小圆环，应力卸除后可完全恢复到原来的状态，压力不会导致碳纳米管的断裂。这些优良的力学性质使它们在很多领域具有潜在的应用前景。
2.2 场发射特性
利用CNT作为场发射电极材料，其优良的场发射电极特性，可以使场发射平板显示器变得更薄更亮更清晰，可以使平板显示技术发生革命性变革，较以往的场发射阴极有如下优势[16]：
1)碳纳米管的电子逸出功低，约在1.0～2.0；
2)碳纳米管的发射体特性十分稳定，实验表明在200 h内发射电流的涨落仅为2 ；
3)碳纳米管微小的直径使其具有一个尖锐的发射尖端，同时它又具有良好的导电性，所以碳纳米管端头易形成强电场，非常有利于电子的场致发射；
4)能够进行大面积的生长、移植，易于制作大面积、过渡均匀的平板显示器；
5)原材料来源广泛，制备工艺简单，容易在工业上实现大批量生产。
2.3 电学性能
根据结构的不同，碳纳米管既具有半导体的导电性，又具有金属的导电性，这主要与它的螺旋结构及直径有关。螺旋结构及直径主要由手性矢量所决定，当手性矢量符合一定数时，单壁碳纳米管为金属导电性（导体），否则为半导体导电性（半导体）。对于导体来说，与其它材料形成的复合材料电导大大增强。当然，由于某些特别的缺陷也可能导致同一碳纳米管既具有半导体的导电性又具有金属的导电性[17]。Saito R等人[18]经过理论分析认为：根据碳纳米管的螺旋和直径角度，大约有1/3的碳纳米管是金属导电性的，而2/3是半导体导电性的。De Heer W A等人[19]进一步指出：碳纳米管的轴向电阻小于径向电阻，并且随着温度的降低这种电阻的各向异性增大。Dai H等人[20]的研究结果表明：缺陷的碳纳
米管的电阻要比完美的碳纳米管的电阻大一个数量级甚至更多。Huang Y H等人
[21]通过计算认为：直径为0.7nm的碳纳米管在温度1.5×10-4 K具有超导性，预示着在超导领域有广阔的应用前景。
碳纳米管是优良的一维介质，其主要成键结构是管壁上sp2杂化的碳六边形石墨烯网络结构，而且由于碳纳米管的特殊管状结构，?电子能在其上高速传递，
管壁上的石墨片经过了一定角度的弯曲，导致量子限域和???再杂化，其中3个?键稍微偏离平面，而离域的?轨道则更加偏离管的外侧，这使得?电子能集中在碳纳米管管壁外表面上(轴向)高速流动，但在径向上，由于层与层之间存在较大空隙，电子的运动受限，因此它们的波矢是沿轴向的，这种特殊的结构[22]使得碳纳米管具有优异的电学性能，可用于量子导线和晶体管等。
2.4 化学与电化学性能
碳纳米管的化学性能主要体现在其孔结构和表面特征性能方面。碳纳米管在生长过程中，会形成很多结构上的缺陷位点，这些结构缺陷容易被氧化剂或者气氛氧化而打开，同时还能在其上形成不同的官能基团，封端被打开的碳纳米管可以让其他物质进入，充当起纳米反应发生器或存储容器；表面官能化的碳纳米管更可以溶解在溶剂中或者与其他的物质相紧密结合，发挥更多的作用。
碳纳米管具有中空管状这种特殊结构，且具有巨大的长径比[23]。管壁上是石墨烯结构，管壁的层与层之间充满着空隙，因此碳纳米管具有很高的比表面积，使得大量气体分子、电子和离子等能吸附在管的间隙、内腔及管的表面，并能迅速移动，因而碳纳米管可以应用于储氢材料、电容器和锂离子电池材料等领域。
2.5 吸附性能
碳纳米管是一维量子导线，是由石墨层片卷曲而成的，这种独特的结构导致它无论对气体还是液体都具有显著地吸附性[24]。作为碳质吸附材料，碳纳米管既与传统的多孔炭材料有相似之处，又有很大的区别。活性炭的基本单元是接近sp2杂化的类石墨微晶，类石墨微晶相互作用形成纳米尺度的超微粒子，在此基础上再组合成宏观结构。宏观形态的碳纳米管的基本结构单元是单根碳纳米管。由于范德华力作用，单壁碳纳米管在通常情况下集结成束，束状产物相互作用进一步形成宏观形态的单壁碳纳米管。碳纳米管具有很高的比表面积，特别是以离
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