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1、碳的几种单质在结构、物理性质、用途上的差异以单质学生存在的碳有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯等。下面介绍它们在结构和物理性质上的差异。一、结构：1、金刚石：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。2、石墨：全部以 sp2 杂化轨道和邻近的三个碳原子形成三个共价单键并排列成平面六角的网状结构，这些网状结构以范德华力联成互相平行的平面，构成层片结构。3、无定形碳：无定形碳指木炭、焦炭、活性炭和炭黑等。它们的内部结构并不是真正的无定形体，而是具有和石墨一样结构的晶体，只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱而不规则，晶体形
2、成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量杂质。4、足球烯：C60(碳 60 简称为 C60) 分子是一种由 60 个碳原子结合形成的稳定分子，它形似足球。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，它形似足球，因此又被称为足球烯。二、物理性质及其用途：1、金刚石：纯净的金刚石是一种无色透明，在八面体形状的固体，含有杂质的金刚石带棕、黑等颜色。开采出来的金刚石并没有宝石的外形和光彩，通过切割和磨光等工艺才能成为钻石。金刚石具有以下物理性质：高热传导率，低热膨胀系数，低摩擦系数，高硬度，在可见光和红外光下高透明性，高折射系数，化学和放射性惰性等。因此，它广泛应用于工业和科
3、研的特殊领域，例如，可作为切割工具、研磨料、不利环境中的热探头、放射性检出仪、压力敏感器、荧光显增器、光学窗、微型机械元件，以及高密度、高能量电子元件等。2、石墨：石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质，在冶金工业中主要用来制造石墨坩埚，在炼钢中常用石墨作钢锭之保护剂，冶金炉的内衬。石墨具有良好的导电性。因此可用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极，石墨垫圈、电话零件，电视机显像管的涂层等。石墨有耐磨润滑性。在机械工业中常作为润滑剂。可以在 2002000 温度中在很高的滑动速度下进行润滑油工作。石墨可作铅笔芯、颜料、抛光剂。石墨经过特殊加工以后，可以制作各种特殊材料用于有关工业部门。
4、 3、无定形碳：炭黑：黑色粉末， 一般用于黑色颜料、制作墨汁、油墨及橡胶的添加剂等。木炭：灰黑色 、多孔性固体，一般用于燃料、火药的制作，以及食品工业的吸附剂。活性炭：黑色、多孔性颗粒或粉末，一般用于防毒面具中过滤空气，净化水，制作工业脱色剂。焦炭：浅灰色、多孔坚硬固体，一般用于冶炼金属。4、足球烯：是半导体，掺杂后可变成临界温度很高的超导体，由它所衍生出来的碳微管比相同直径的金属强度高 100 万倍。对 C60 分子进行掺杂，使 C60 分子在其笼内或笼外俘获其它原子或集团,形成类 C60 的衍生物。例如 C60F60,就是对 C60分子充分氟化,给 C60 球面加上氟原子，把 C60 球壳中的所有电子 锁住 ，使它们不与其它分子结合，因此 C60F60 表现出不容易粘在其它物质上的特性,其润滑性比 C60 要好，可作超级耐高温的润滑剂，被视为分子滚珠。再如,把 K,Cs,Tl 等金属原子掺进 C60 分子的笼内，就能使其具有超导性能。用这种材料制成的电机,只要很少电量就能使转子不停地转动。再有，C60H60这些相对分子质量很大的碳氢化合物热值极高，可作火箭的燃料等等。
