同為碳的晶體,為什麼鑽石是透明的,石墨就不透明

時間 2022-02-14 19:25:13

1樓:叫張碧晨

首先拿玻璃來說,玻璃是我們日常都非常常見的透明物質,但實際上,我們真正接觸的玻璃,在平時的應用當中,也就是幾毫米的厚度,100毫米的玻璃磚都是很少見的。如果我們把玻璃碾碎成為玻璃渣,我們會發現玻璃就不透明瞭。其次,我們再來說說水。

從超市裡面買回來的純淨水和礦泉水都是清亮透明的,我們捧起一捧海水也是如此(有泥沙的除外)。然而我們都知道,在海洋300米以下除了微弱的藍光,基本上就沒有光線了。同樣,在大霧天(空氣充滿了小水滴)能見度很差,我們的視野看不了多遠的距離.

我們小結前面的分析可以看出,一個物體是不是透光,跟它的組成材料,形狀、狀態和透光的厚度等物理引數有關。那麼這裡面是不是有什麼科學道理呢?是有的,由於光具有波粒二象性,透光的科學原理可以從波動性和粒子性兩個角度給出說明。

從波動性的角度來說,透光物質的分子一般都比較小,分子間的間距都比較大。這種情況下,光波可以輕鬆繞過阻擋它前進的分子,就像湖水中的一個小物體不能阻擋水面波動的傳播是一個道理的。從量子力學的角度來說,空隙很大,絕大部分光線可以輕鬆穿過,沒有阻擋。

這就像是兩個人在操場上相向跑步,他們是很難撞在一起的,因為太開闊了。但如果這兩個人是在一個狹窄的衚衕裡相向而行,那撞上的機率就大。

前面提到的海底過了300米深度就基本上不透光了,這是因為,光在前進的過程中遇到的物質實在是太多了,雖然一點點的繞射能量損失沒有什麼,但是經過不斷的積累,達到一定深度的時候光線基本上都被海水吸收完畢。所以300米下的海水是漆黑一片的。那種透明的薄紙也是這個道理,雖然透明度沒有玻璃高,但是一張紙的透明效果還是不錯的。

如果我們把這種薄紙疊加起來,一張、兩張……十張呢?我們就會發現,不透明瞭。

大霧和碎玻璃不透明又是個什麼情況呢?其實這是因為不論是大霧還是碎玻璃,已經不是一整塊的物體了在這些碎片之間還有空氣這個介質。光線在通過不同介質的時候會發生折射和反射,由於碎片是大量的雜亂無章的,所以光線就會在這些介面上不斷地發生折射和反射,光程增加,反射面增加,最後光被碎玻璃或者是小水滴完全吸收,所以它們就不透明瞭。

2樓:匿名使用者

雖然都是碳分子結構,但是它們的排列組合又是不同的。

3樓:匿名使用者

這是因為組成結構不同,元素一樣不是萬能的

4樓:崛起的男神

從波動性的角度來說,透光物質的分子一般都比較小,分子間的間距都比較大。

5樓:匿名使用者

透光的科學原理可以從波動性和粒子性兩個角度給出說明。

6樓:

由於光具有波粒二象性,透光的科學原理可以從波動性和粒子性兩個角度給出說明。

7樓:看見科學

在鑽石中,碳原子是四面體排列的。每個碳原子與另外四個碳原子相連,距離為1.544×10-10米,c-c-c鍵角為109.

5度。它是一個堅固的、剛性的三維結構,形成了一個無限的原子網路。由於其四面體結構,鑽石表現為一種絕緣體,它的電阻、光透過率和化學惰性也十分顯著,因此鑽石是透明的。

同時,由於鑽石的內部結構和石墨的明顯區別,使得鑽石擁有強大的硬度、強度和耐用性,鑽石的密度高於石墨(每立方厘米3.514克)。鑽石也表現出很強的抗壓性,它可以劃傷其他所有的材料,是已知最硬的材料。

此外,鑽石能分散光線,這意味著紅光和紫外光的折射率是不同的(分別為2.409和2.465)。

因此,鑽石就像一個稜鏡,將白光分為彩虹色,其色散為0.056(差值)。色散越大,獲得的顏色光譜越好。

鑽石的「光彩」**於光的折射、內反射和色散。

8樓:匿名使用者

果我們把玻璃碾碎成為玻璃渣,我們會發現玻璃就不透明瞭

9樓:如來神掌

在平時的應用當中,也就是幾毫米的厚度,100毫米的玻璃磚都是很少見的。如果我們把玻璃碾碎成為玻璃渣,我們會發現玻璃就不透明瞭

同樣是由碳構成的,為什麼鑽石是透明的,而石墨就不透明?

10樓:匿名使用者

因為結構不一樣,金剛石的碳原子呈現出空間正四面體結構,而石墨是片層結構。

11樓:高師傅

說明金剛石和石墨的透光性不同。這兩種物質分別是碳元素的同素異構體,金剛石的碳原子呈現出空間正四面體結構,而石墨是片層結構。

12樓:晚七戀

因為內部的構造差別很大,性質就不一樣。

13樓:禍起蕭牆後宮

它們在根本的結構組成上面就有著差距。

14樓:小亮的趣味分享

對於石墨來說,它是片層結構的,同層的碳原子以sp2雜化形成共價鍵,每一個碳原子以三個共價鍵與另外三個原子相連,實際上每一層都是無限延展的π共軛體系,這種體系對各種波長的光都能吸收,光線在穿透一層層的石墨的過程中不斷被石墨不同的層級表面吸收再吸收,所以導致石墨不反射任何可見光,也就是黑色。

15樓:匿名使用者

因為結構不一樣。一個是空間四面體一個是層裝。

16樓:瓶蓋缺塞兒

因為它們的碳結構組成是不一樣的。

17樓:hh哥樂園

原因是它們的微觀結構不同導致的。

18樓:呵呵呵上課你猜

結構決定了它的物理性質。

19樓:精神伴侶海鷗

因為它們的結構組成方式是不一樣的。

都是碳的晶體,為何鑽石是透明的石墨不是呢?

20樓:看見科學

在鑽石中,碳原子是四面體排列的。每個碳原子與另外四個碳原子相連,距離為1.544×10-10米,c-c-c鍵角為109.

5度。它是一個堅固的、剛性的三維結構,形成了一個無限的原子網路。由於其四面體結構,鑽石表現為一種絕緣體,它的電阻、光透過率和化學惰性也十分顯著,因此鑽石是透明的。

同時,由於鑽石的內部結構和石墨的明顯區別,使得鑽石擁有強大的硬度、強度和耐用性,鑽石的密度高於石墨(每立方厘米3.514克)。鑽石也表現出很強的抗壓性,它可以劃傷其他所有的材料,是已知最硬的材料。

此外,鑽石能分散光線,這意味著紅光和紫外光的折射率是不同的(分別為2.409和2.465)。

因此,鑽石就像一個稜鏡,將白光分為彩虹色,其色散為0.056(差值)。色散越大,獲得的顏色光譜越好。

鑽石的「光彩」**於光的折射、內反射和色散。

21樓:紙飛機去到遙遠

二者的元素都為碳,但內部碳原子的排列方式不同。鑽石即金剛石是正四面體結構,可吸收光極少,因此是透明的;石墨是層狀結構,呈黑色。

22樓:技術小輝

因為碳原子的組合形式不一樣會產生不同的特性,所以鑽石是透明的,而石墨不是的。

23樓:永老師玄學解答

因為這和碳原子的排列順序有很大的關係,碳原子的排列順序會造成形態的變化。

請問各位,為什麼石墨和鑽石都是由碳組成的,但石墨不透光,是黑色,而鑽石卻透光.麻煩各位高手.急用!!!!!

24樓:匿名使用者

提起鑽石,人們就會聯想到光彩奪目、閃爍耀眼的情景,它隨著擁有者的活動而光芒四射。但因它的昂貴**,大多數人只能望而卻步。儘管如此,人們對鑽石還是很嚮往的。

你知道鑽石是什麼嗎?它的化學成分是碳(c),天然的鑽石是由金剛石經過琢磨後才能稱之謂「鑽石」。天然的鑽石是非常稀少的,世界上重量大於1000克拉(1克=5克拉)的鑽石只有2粒,400克拉以上的鑽石只有多粒,我國迄今為止發現的最大的金剛石重158.

786克拉,這就是「常林鑽石」。物以稀為貴,正因為可做「鑽石「用的天然金剛石很罕見,人們就想「人造「金剛石來代替它,這就自然地想到了金剛石的「孿生「兄弟--石墨了。

金剛石和石墨的化學成分都是碳(c),稱「同素異形體」。從這種稱呼可以知道它們具有相同的「質」,但「形」或「性」卻不同,且有天壤之別,金剛石是目前最硬的物質,而石墨卻是最軟的物質之一。

石墨和金剛石的硬度差別如此之大,但人們還是希望能用人工合成方法來獲取金剛石,因為自然界中石墨(碳)藏量是很豐富的。但是要使石墨中的碳變成金剛石那樣排列的碳,不是那麼容易的。石墨在5-6萬大氣壓((5-6)×103mpa)及攝氏1000至2000度高溫下,再用金屬鐵、鈷、鎳等做催化劑,可使石墨轉變成金剛石粉末。

目前世界上已有十幾個國家(包括我國)均合成出了金剛石。但這種金剛石因為顆粒很細,主要用途是做磨料,用於切削和地質、石油的鑽井用的鑽頭。當前,世界金剛石的消費中,80%的人造金剛石主要是用於工業,它的產量也遠遠超過天然金剛石的產量。

最初合成的金剛石顆粒呈黑色,0.5mm大小,重約0.1克拉(用於寶石的金剛石一般最小不能小於0.

1克拉)。現在我國研製的大顆粒金剛石達3mm以上,美國、日本等已製成6.1克拉多的金剛石。

我們說金剛石已從石墨中「飛」出,寶石級的人造金剛石也會在不久的將來**於市場。

石墨熔點比金剛石高

金剛石的熔點是3550℃,石墨的熔點是3652℃~3697℃(昇華)。石墨熔點高於金剛石。

從片層內部來看,石墨是原子晶體;從片層之間來看,石墨是分子晶體(總體說來,石墨應該是混合型晶體);而金剛石是原子晶體。石墨晶體的熔點反而高於金剛石,似乎不可思議,但石墨晶體片層內共價鍵的鍵長是1.42×10-10m,金剛石晶體內共價鍵的鍵長是1.

55×10-10m。同為共價鍵,鍵長越小,鍵越牢固,破壞它也就越難,也就需要提供更多的能量,故而熔點應該更高。 (主要就是石墨的分子晶體屬性導致它的熔點高)

石墨的用途

石墨1、作耐火材料: 石墨及其製品具有耐高溫、高強度的性質,在冶金工業中主要用來製造石墨坩堝,在鍊鋼中常用石墨作鋼錠之保護劑,冶金爐的內襯。

2、作導電材料:在電氣工業上用作製造電極、電刷、碳棒、碳管、水銀正流器的正極,石墨墊圈、**零件,電視機映象管的塗層等。

3、作耐磨潤滑材料:石墨在機械工業中常作為潤滑劑。潤滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用,而石墨耐磨材料可以在200~2000 ℃溫度中在很高的滑動速度下,不用潤滑油工作。

許多輸送腐蝕介質的裝置,廣泛採用石墨材料製成活塞杯,密封圈和軸承,它們運轉時勿需加入潤滑油。石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管)時的良好的潤滑劑。

4、石墨具有良好的化學穩定性。經過特殊加工的石墨,具有耐腐蝕、導熱性好,滲透率低等特點,就大量用於製作熱交換器,反應槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵裝置。廣泛應用於石油化工、溼法冶金、酸鹼生產、合成纖維、造紙等工業部門,可節省大量的金屬材料。

5、作鑄造、翻砂、壓模及高溫冶金材料:由於石墨的熱膨脹係數小,而且能耐急冷急熱的變化,可作為玻璃器的鑄模,使用石墨後黑色金屬得到鑄件尺寸精確,表面光潔成品率高,不經加工或稍作加工就可使用,因而節省了大量金屬。生產硬質合金等粉末冶金工藝,通常用石墨材料製成壓模和燒結用的瓷舟。

單晶矽的晶體生長坩堝,區域精煉容器,支架夾具,感應加熱器等都是用高純石墨加工而成的。此外石墨還可作真空冶煉的石墨隔熱板和底座,高溫電阻爐爐管,棒、板、格棚等元件。

6、用於原子能工業和國防工業:石墨具有良好的中子減速劑用於原子反應堆中,鈾一石墨反應堆是目前應用較多的一種原子反應堆。作為動力用的原子能反應堆中的減速材料應當具有高熔點,穩定,耐腐蝕的效能,石墨完全可以滿足上述要求。

作為原子反應堆用的石墨純度要求很高,雜質含量不應超過幾十個 ppm 。特別是其中硼含量應少於 0.5ppm 。

在國防工業中還用石墨製造固體燃料火箭的噴嘴,導彈的鼻錐,宇宙航行裝置的零件,隔熱材料和防射線材料。

7、石墨還能防止鍋爐結垢,有關單位試驗表明,在水中加入一定量的石墨粉(每噸水大約用 4~5 克)能防止鍋爐表面結垢。此外石墨塗在金屬煙囪、屋頂、橋樑、管道上可以防腐防鏽。

8、石墨可作鉛筆芯、顏料、拋光劑。石墨經過特殊加工以後,可以製作各種特殊材料用於有關工業部門。

9、電極:石墨何以能取代銅做為電極?

20世紀60年代,銅做為電極材料被廣泛應用,使用率約佔90%,石墨僅有10%左右;21世紀,越來越多的使用者開始選擇石墨作為電極材料,在歐洲,超過90%以上的電極材料是石墨。銅,這種曾經佔統治地位的電極材料,和石墨電極相比它的優勢幾乎消失殆盡。是什麼導致了這個戲劇性的變化?

當然是石墨電極的諸多優勢。

石墨(1)加工速度更快:通常情況下,石墨的機械加工速度能比銅快2~5倍;而放電加工速度比銅快2~3倍;

材料更不容易變形:在薄筋電極的加工上優勢明顯;銅的軟化點在1000度左右,容易因受熱而產生變形;石墨的昇華溫度為3650度;熱膨脹係數僅有銅的1/30。

(2)重量更輕:石墨的密度只有銅的1/5,大型電極進行放電加工時,能有效降低機床(edm)的負擔;更適合於在大型模具上的應用。

(3)放電消耗更小;由於火花油中也含有c原子,在放電加工時,高溫導致火花油中的c原子被分解出來,轉而在石墨電極的表面形成保護膜,補償了石墨電極的損耗。

(4)沒有毛刺;銅電極在加工完成後,還需手工進行修整以去除毛刺,而石墨加工後沒有毛刺,節約了大量成本,同時更容易實現自動化生產;

(5)石墨更容易研磨和拋光;由於石墨的切削阻力只有銅的1/5,更容易進行手工的研磨和拋光;

(6)材料成本更低,**更穩定;由於近幾年銅價**,如今各向同性石墨的**比銅更低,相同體積下,東洋炭素的普遍性石墨產品的**比銅的**低30%~60%,並且**更穩定,短期**波動非常小。

正是這種無可比擬的優勢,石墨逐漸取代銅成為edm電極的首選材料.

石墨新用途

石墨新用途:

隨著科學技術的不斷髮展,人們對石墨也開發了許多新用途。

柔性石墨製品。柔性石墨又稱膨脹石墨,是年代開發的一種新的石墨製品。

年美國研究成功柔性石墨密封材料,解決了原子能閥門洩漏問題,隨後德、日、法也開始研製生產。這種產品除具有天然石墨所具有的特性外,還具有特殊的柔性和彈性。

因此,是一種理想的密封材料。廣泛用於石油化工、原子能等工業領域。國際市場需求量逐年增長。

石墨輕工業應用

此外,石墨還是輕工業中玻璃和造紙的磨光劑和防鏽劑,是製造鉛筆、墨汁、黑漆、油墨和人造金剛石、鑽石不可缺少的原料。它是一種很好的節能環保材料,美國已用它做為汽車電池。隨著現代科學技術和工業的發展,石墨的應用領域還在不斷拓寬,已成為高科技領域中新型複合材料的重要原料,在國民經濟中具有重要的作用。

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