作业帮C60性质和金刚石,石墨都有很大差别?为什么化学性质为什么相似啊.金刚石和石墨都是有C原子构成的,化学性质一样,C60不是分子构成的吗?C60化学性质和金刚石石墨也一样?02 和03为什么就不一样
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/05 10:29:29
C60性质和金刚石,石墨都有很大差别?为什么化学性质为什么相似啊.金刚石和石墨都是有C原子构成的,化学性质一样,C60不是分子构成的吗?C60化学性质和金刚石石墨也一样?02 和03为什么就不一样
C60性质和金刚石,石墨都有很大差别?为什么
化学性质为什么相似啊.金刚石和石墨都是有C原子构成的,化学性质一样,C60不是分子构成的吗?C60化学性质和金刚石石墨也一样?02 和03为什么就不一样?
C60性质和金刚石,石墨都有很大差别?为什么化学性质为什么相似啊.金刚石和石墨都是有C原子构成的,化学性质一样,C60不是分子构成的吗?C60化学性质和金刚石石墨也一样?02 和03为什么就不一样
C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,它形似足球,因此又名足球烯.（C60这种物质是由C60分子组成的,而不是由原子构成的.）C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形.其相对分子质量约720.C60化学性质很稳定.
C60分子处于顶点的碳原子与相邻顶点的碳原子各用近似于sp2杂化轨道重叠形成σ键,每个碳原子的三个σ键分别为一个五边形的边和两个六边形的边.碳原子杂化轨道理论计算值为sp2.28,每个碳原子的三个σ键不是共平面的,键角约为108°或120°,因此整个分子为球状.每个碳原子用剩下的一个p轨道互相重叠形成一个含60个π电子的闭壳层电子结构,因此在近似球形的笼内和笼外都围绕着π电子云.分子轨道计算表明,足球烯具有较大的离域能.C60具有金属光泽,有许多优异性能,如超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀、在光、电、磁等领域有潜在的应用前景.
在金刚石晶体中,碳原子按四面体成键方式互相连接,组成无限的三维骨架,是典型的原子晶体.每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价单键,每个原子分到2个价电子,构成正四面体.由于金刚石中的C-C键很强,所以所有的价电子都参与了共价键的形成,没有自由电子,所以金刚石不仅硬度大,熔点极高,而且不导电.
金刚石化学性质稳定,具有耐酸性和耐碱性,高温下不与浓HF、HCl、HNO3作用,只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的熔融体中,或与K2Cr2O7和H2SO4的混合物一起煮沸时,表面会稍有氧化；在O、CO、CO2、H、Cl、H2O、CH4的高温气体中腐蚀.金刚石的熔点是3550℃,石墨熔点高于金刚石.
在石墨晶体中,同层的每一个碳原子以sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合,六个碳原子在同一个平面上形成了正六边形的环,伸展成片层结构,这里C-C键的键长皆为142pm,这正好属于原子晶体的键长范围,因此对于同一层来说,它是原子晶体.在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道,其中有一个2p电子.这些p轨道又都互相平行,并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面,形成了大π键.而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动,每个原子分到8/3个价电子.类似金属键的性质,相当于金属中的自由电子,所以石墨能导热和导电.石墨晶体中层与层之间相隔340pm,距离较大,是以范德华力结合起来的,即层与层之间属于分子晶体.但是,由于同一平面层上的碳原子间结合很强,极难破坏.
石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀.石墨还具有耐高温性,石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也很小.石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍.
从上面C60、金刚石、石墨的晶体结构可以看出：虽然C60、金刚石、石墨都是由碳原子构成的,但是碳原子之间的连接排列方式大不相同,因而C60、金刚石、石墨的空间构型存在着很大差异,决定了它们的化学性质差别很大,在各领域的应用前景也不一样.
一句话，结构决定性质，性质决定用途