金刚石、石墨、C60

1、课题课题1 1金刚石、石墨和金刚石、石墨和C C6060熊庙初中熊庙初中 俄有明俄有明单质由同种元由同种元素组成的素组成的纯净物纯净物单单 质质 1单单 质质 2单单 质质 3？碳单质由碳元素由碳元素组成的纯组成的纯净物净物金刚石金刚石石墨石墨C60金刚石金刚石石墨石墨化学式化学式组成元素组成元素物理性质物理性质用途用途CC碳元素碳元素碳元素碳元素无色透明固体无色透明固体不导电不导电细鳞片层状；细鳞片层状； ，有滑腻感；，有滑腻感；能导电导热能导电导热做钻石；做钻石；玻璃刀，钻头玻璃刀，钻头做铅笔芯；做铅笔芯；做润滑剂；做润滑剂；做电极做电极请及时填写学案中表格内容请及时填写学案中表格内容不同

2、碳单不同碳单质为何物质为何物理性质差理性质差异大？异大？1. 1.金刚石和石墨金刚石和石墨硬度大硬度大很软很软从原子排列方式分析，以下模型从原子排列方式分析，以下模型具有怎样的结构？具有怎样的结构？请你议一议结构差异：原子的排列方式不同立体结构立体结构平面结构平面结构请你猜一猜 请小组讨论，下列模型哪个为金刚石请小组讨论，下列模型哪个为金刚石结构？哪个为石墨结构？并结合二者性质，结构？哪个为石墨结构？并结合二者性质，说明理由。说明理由。硬硬 度：度：金刚石坚硬无比金刚石坚硬无比金刚石中的碳原子则是金刚石中的碳原子则是交错交错整齐地排列整齐地排列成成立体立体结构，每结构，每个碳原子都紧密地与其它

3、个碳原子都紧密地与其它4个碳原子直接连接，构成一个碳原子直接连接，构成一个牢固的结构。个牢固的结构。石墨质地非常软石墨质地非常软石墨是由石墨是由一层层一层层以蜂窝以蜂窝状有序排列的状有序排列的平面平面碳原碳原子堆叠而形成的，石墨子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很的层间作用力较弱，很容易互相剥离容易互相剥离每个碳原子的周边连结著另每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子，排列方式呈外三个碳原子，排列方式呈蜂巢式的多个六边形。由于蜂巢式的多个六边形。由于每个碳原子均会放出一个电每个碳原子均会放出一个电子，那些子，那些电子能够自由移动电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。因此石墨属于导电体。导电性

4、：导电性： 金刚石中每个碳原金刚石中每个碳原子的周边连结四个碳原子。子的周边连结四个碳原子。因此因此没有自由移动的电子没有自由移动的电子。所以金刚石不导电所以金刚石不导电物理性质物理性质差异原因差异原因氧气（氧气（O2）无色无色无味无味气体；气体；-183-183蓝紫色液体蓝紫色液体，-218-218淡蓝色雪花状的固体淡蓝色雪花状的固体；密度密度为为1.4291.429克克/ /升升 臭氧（臭氧（O3）臭氧有臭氧有刺激性腥臭气味刺激性腥臭气味；液态液态臭氧臭氧深蓝色深蓝色，固态固态臭氧臭氧紫黑色紫黑色；密度密度为为2.1442.144克克/ /升升 请你分析氧气（氧气（O2）和臭氧（）和臭氧（

5、O3）物理性质为什么）物理性质为什么差异很大？差异很大？O3O2构成分构成分子的原子的原子数目子数目不同不同C60主要用途：主要用途：1、作新型催化剂、作新型催化剂 ；2、用于气体的贮存、用于气体的贮存 ；3、用于制造高分子材料、用于制造高分子材料 ；4、生物学及医学应用、生物学及医学应用 。2.C2.C6060等新型碳单质等新型碳单质 美国休斯顿赖斯大学的史沫莱等人和英国的克罗脱于美国休斯顿赖斯大学的史沫莱等人和英国的克罗脱于1985年利用烟火法制得年利用烟火法制得C60，并经过研究确定其结构如下并经过研究确定其结构如下 1991年日本年日本NEC公司基公司基础研究实验室的电子显微镜专础研究

6、实验室的电子显微镜专家饭岛澄男意外发现了由管状家饭岛澄男意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子的同轴纳米管组成的碳分子 碳纳米管。随着对其研究碳纳米管。随着对其研究的不断深入，发现其对人类生的不断深入，发现其对人类生活的用途具有重要影响活的用途具有重要影响碳纳米管碳纳米管大有发展前景的新型材料大有发展前景的新型材料大有发展前景的新型材料大有发展前景的新型材料碳纳米管碳纳米管 2005年世界环法大赛，世人看到瑞士车年世界环法大赛，世人看到瑞士车队的选车骑乘含碳纳米管的自行车参与比赛。队的选车骑乘含碳纳米管的自行车参与比赛。此款自行车车架此款自行车车架重不到一公斤重不到一公斤，并且具有，并且具有

7、杰出杰出的刚性与强度的刚性与强度。使得运动员在骑行的过程中用。使得运动员在骑行的过程中用更少的力气骑出最快的速度。更少的力气骑出最快的速度。大有发展前景的新型材料大有发展前景的新型材料 意大利都灵理工大学的尼古拉意大利都灵理工大学的尼古拉普格诺教授普格诺教授计划用一种名为碳纳米管的超细纤维来制造计划用一种名为碳纳米管的超细纤维来制造“蜘蜘蛛衣蛛衣”，这种，这种材料内部中空，密度只是钢的材料内部中空，密度只是钢的1/6，而强度却是钢的，而强度却是钢的100倍倍。由于非常微小，它具。由于非常微小，它具有有像壁虎刚毛一样的吸附效果像壁虎刚毛一样的吸附效果。据估计，世界第。据估计，世界第一套一套“蜘蛛

8、衣蜘蛛衣”有望在有望在2017年前问世。年前问世。碳纳米管碳纳米管石墨烯石墨烯 2010年年诺贝尔物理学诺贝尔物理学奖奖颁给了俄罗斯科学家和颁给了俄罗斯科学家和康康斯坦丁斯坦丁诺沃肖洛夫诺沃肖洛夫，他们，他们在英在英国国制备出了石墨烯。制备出了石墨烯。 石墨烯制成的材料非常牢石墨烯制成的材料非常牢固坚硬；作为单质，它固坚硬；作为单质，它在室温在室温下传递电子的速度比已知导体下传递电子的速度比已知导体都快。都快。 低成本石墨烯电池或将实低成本石墨烯电池或将实现现“一分钟充电一分钟充电”。电池技术。电池技术是电动汽车大力推广和发展的是电动汽车大力推广和发展的最大门槛，石墨烯储能设备的最大门槛，石墨烯储能设备的研制成功后，若能批量生产，研制成功后，若能批量生产，则将为电池产业乃至电动车产则将为电池产业乃至电动车产业带来新的变革。业带来新的变革。质地软质地软能导电能导电坚硬坚硬无色透明固体无色透明固体滑腻滑腻鳞片状固