金刚石是目前已知自然界中天然存在的最坚硬的物质,这得益于它的结构。因此,今天我们就一起来学习金刚石的结构特点吧。
金刚石的结构特点
金刚石结构分为等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系。
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个碳原子形成共价键,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。
金刚石的结构应用
由于金刚石的结构特点,使得其拥有坚硬的硬度,在工业上,金刚石主要用于制造钻探用的探头和磨削工具,形状完整的还用于制造首饰等高档装饰品,其价格十分昂贵,例如我们熟知的钻石。
金刚石和石墨的区别
石墨和金刚石都属于碳单质,二者的化学式都是C,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。这是因为他们具有不同的物理结构特征: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。这直接导致了两者物理性质上区别。
以上就是金刚石的结构特点。自18世纪证实了金刚石是由纯碳组成的以后,人们就开始了对人造金刚石的研究,目前人工合成金刚石的方法主要有两种,高温高压法及化学气相沉积法。