金刚石和石墨的可燃性如何?
碳的存在方法是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨,因此说金刚石和石墨其实是碳的一种,碳具有可燃性,同时稳定性:在常温下碳的化学性质稳定,点燃或高温的条件下能发生化学反响,这个问题重视考虑金刚石和石墨的成分。
把任何两种不同的矿藏互相刻划,两者中必定会有一种受到损伤。有一种矿藏,能够划伤其他全部矿藏,却没有一种矿藏能够划伤它,这就是金刚石。
直到18世纪后半叶,科学家才搞清楚了构成金刚石的“资料”。如前所述,早在公元1世纪的文献中就有了对于金刚石的记载,但是,在这以后的1600多年中,人们始终不知道金刚石的成分是什么。
直到18世纪的70至90年代,才有法国化学家拉瓦锡(1743~1794)等人进行的在氧气中焚烧金刚石的试验,结果发现得到的是二氧化碳气体,即一种由氧和碳结合在一起的物质。这里的碳就来源于金刚石。终于,这些试验证明了组成金刚石的资料是碳。
知道了金刚石的成分是碳,仍然不能解说金刚石为什么有那样大的硬度。例如,制造铅笔芯的资料是石墨,成分也是碳,但是石墨却是一种比人的指甲还要软的矿藏。金刚石和石墨这两种矿藏为什么会如此不同?
这个问题,是在1913年才由英国的物理学家威廉·布拉格和他的儿子做出答复。布拉格父子用X射线调查金刚石,研讨金刚石晶体内原子的排列方法。他们发现,在金刚石晶体内部,每一个碳原子都与周围的4个碳原子紧密结合,构成一种细密的三维结构。这是一种在其他矿藏中都未曾见到过的特别结构。并且,这种细密的结构,使得金刚石的密度为每立方厘米约3.5克,大约是石墨密度的1.5倍。正是这种细密的结构,使得金刚石具有最大的硬度。换句话说,金刚石是碳原子被揉捏而构成的一种矿藏。
碳是一种很常见的元素,它以多种方法广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的底子。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而构成很多化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。
常温下单质碳的化学性质比较稳定,不溶于水、稀酸、
稀碱和有机溶剂;高温下与氧反响焚烧,生成二氧化碳或一氧化碳;在卤素中只要氟能与单质碳直接反响;在加热下,单质碳较易被酸氧化;在高温下,碳还能与许多金属反响,生成金属碳化物。碳具有还原性,在高温下能够锻炼金属。此外,近年的研讨发现,石墨能够被氯磺酸溶解,构成单层石墨烯的氯磺酸“溶液”。
石墨是碳质元素结晶矿藏,它的结晶格架为六边形层状结构。每一网层间的间隔为340辫尘,同一网层中碳原子的间距为142辫尘;。属六方晶系,具完好的层状解理。解理面以分子键为主,对分子吸引力较弱,故其天然可浮性很好。