为什么石墨比金刚石更稳定
碳原子在形成石墨时放出的能量比形成金刚石时多,而能量越低越稳定。也可以用键能来解释,石墨之间的碳碳键键能较大。常温条件下,金刚石化学稳定性比石墨差,因为每两个碳原子都是单键,而石墨单层六个碳原子之间都有一个大π键,这使得石墨碳碳键能更高,键能越高则越稳定。同时计算金刚石转换为石墨在标准状态下的吉布斯自由能可以得到一个负值,说明金刚石在常压下会自发的趋向于转变为石墨。虽然单看键能论化学性质的话确实是石墨更加稳定,但任何化学反应都会趋向于一个更稳定的状态,在高压下双层石墨会自发地转变成为金刚石结构,因而在高压条件下金刚石的化学性质比石墨稳定。
石墨和金刚石的区别
1、晶体结构不同
石墨是正六边形的晶体结构,并且它属于分子晶体。金刚石则是正八边形的结构,它属于原子晶体,相互之间是正正四面体的。石墨会有鳞片一样的质感但是很细腻而且有滑腻的感觉。
2、外观颜色不同
石墨一般是深灰色的,它的表面会散发着像金属一样的光泽。金刚石则是颜色更多,它有无色的,也有半透明的,还有全透明的,也有黑色的,但其中无色的是最好的,半透明的次之,黑色的较差。
3、物理化学特性不同
石墨的硬度要低于金刚石,后者被称为自然界里面存在的最坚硬的误会,所以石墨是相对质地较软的。但是在化学特性上,石墨的熔点要比金刚石膏,所以它更耐热和耐高温以及腐蚀。
4、适合用途不同
石墨因为它质地稍软但熔点很高的特性,它比较适合做高温润滑剂、笔芯、电池电极、化工管道等等。金刚石因为硬度超高,适合做钻探机的钻头、玻璃刀、装饰品等等。
石墨
早在二十世纪三十年代,中国黑龙江鸡西柳毛、山东南墅石墨矿就开始了石墨的生产加工。当时选矿工艺流程简单,工人劳动条件差,生产率极低,年产量仅有几千吨。经过几十年的发展,我国石墨及碳素制品产量快速上升,2004-2011年,石墨及碳素制品产量年复合增长率达22.12%。2011年,我国石墨及碳素制品产量为2556.17万吨,同比增长21.98%。
石墨及碳素制品具备优良的性能,应用日益广泛,产能及效益呈快速增长趋势。2011年,中国石墨及碳素制品行业发展迅速,行业内企业对成本费用的管理控制能力较高,盈利能力较强。国家统计局数据显示,2011年,我国石墨及碳素制品行业实现工业总产值1675.64亿元;实现销售收入1677.65亿元,同比增长40.58%;实现利润总额109.59亿元,同比增长50.87%。随着应用的不断推广,看中国石墨及碳素制品行业的竞争也日趋激烈。
金刚石
宝石级金刚石,又称钻石,光泽灿烂,晶莹剔透,被誉为“宝石之王”,价值昂贵,是世界公认的第一货品,其占有程度和消费水平往往被视为是衡量个人和国家经济富裕程度的标志。达不到宝石级的金刚石(工业用金刚石),以其超硬性广泛用于机电、光学、建筑、交通、冶金、地勘、国防等工业领域和现代高、新技术领域。
金刚石按所含微量元素可分为Ⅰ型金刚石和Ⅱ型金刚石两个类型。Ⅰ型金刚石多为常见的普通金刚石。Ⅱ型金刚石比较罕见,仅占金刚石总量的1%~2%。Ⅱ型金刚石因常具有良好的导热性、解理性和半导体性等,多用于空间技术和尖端工业。具微蓝色彩的优质大粒Ⅱ型金刚石视为钻石中之珍品,如重3 106ct(Carat,克拉)世界著名的“库利南”钻石,即属此类。