碳原子的结构复杂,相信是很多同学都容易搞混淆的,因此本期我们就来给大家分享一些Alevel化学碳原子知识点,一起来看看吧!
碳原子含有4个价电子易跟多种原子形成共价键。易形成单键、双键、叁键碳链、碳环等多种复杂的结构。
金刚石
大型共价化合物几乎是GCSE和A-Level化学年年必出的考点,而且各大考试局在这一点上是惊人的一致。我们第一个要说的物质就是金刚石。金刚石又被称为钻石,是世界上最坚硬也最昂贵的物质之一。金刚石是一种完全由碳原子互相连接形成的化合物,从原子的层面看跟碳块没什么区别。是不是突然觉得钻石变得low了一些了。
金刚石是一种大型共价化合物(giant covalent substance)每个碳原子都跟其他四个碳原子通过共价键相连,共同形成了一个正四面体型网状结构。在碳原子之间没有任何游离电子,结构画出来堪比密恐福利。由于这种由数以亿计的强力共价键的作用,使得打开金刚石内所有的化学键需要消耗巨大的能量。这也是为什么金刚石如此坚硬的原因。由于金刚石的这一特征,使得它成为了切割物体的神器,比如说玻璃刀或是油井钻头。
石墨
石墨和金刚石虽然同出一门,但是在非科学界里,无论是从颜值和逼格上来看都被金刚石按在地上狠狠摩擦。
相比同样由碳原子构成的金刚石而言,石墨的长相显然更符合碳这一元素的定位。跟金刚石一样,石墨也是一种大型共价化合物,每个碳原子跟其他三个碳原子通过共价键相连,在一起形成了一层一层的正六边形网状结构。由于碳的最外层有4个电子,这里只用3个,所以剩下的一个电子就形成了游离电子(free electron)。这些游离的电子在通电的时候就会自由移动形成电流。这也是石墨能够导电的原理。而且石墨的层与层之间只有非常弱的分子间作用力,跟共价键相比不需要太大的能量就能打开。所以也让石墨非常的软,更加容易切割和加工。
由于石墨可导电的特性,使得石墨是很好的制作电极的材料。又因为石墨层与层之间可以滑动,使得石墨非常的滑,是一种很好的润滑剂,还可以用来制造铅笔。石墨还可以当作炸弹投掷到一些非常重要的工业场所,利用它的强导电性来造成短路,引起大规模的断电。
区别:
金刚石(C)是自然界中最硬的物质,可用于制钻石、刻划玻璃、钻探机的钻头等。
石墨(C)是最软的矿物之一,有优良的导电性,润滑性。可用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的滑块等金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是:碳原子的排列不同。CO和CO2的化学性质有很大差异的原因是:分子的构成不同。
无定形碳:由石墨的微小晶体和少量杂质构成.主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等。活性炭、木炭具有强烈的吸附性,焦炭用于冶铁,炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。
单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却完全相同!
常温下的稳定性强
可燃性:完全燃烧(氧气充足),生成CO2: C+O2CO2不完全燃烧(氧气不充足),生成CO:2C+O22CO
还原性:C+2CuO2Cu+CO2↑ (置换反应)
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