課題1金剛石石墨與C.ppt

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1、金剛石石墨碳60課題1、金剛石、石墨和C60碳的單質(zhì)主要包括金剛石、石墨和C60分子。它們都是由碳元素組成的單質(zhì)。一、碳的單質(zhì)1、金剛石：純凈的金剛石是一種無色透明的、正八面體形狀的固體，硬度大，不導(dǎo)電。天然采集的金剛石經(jīng)過仔細的琢磨就會成為璀璨奪目的裝飾品——鉆石。鉆石，礦物學(xué)名為金剛石，英文為Diamond，意為“堅硬無比”，鉆石有寶石之王的美譽，不僅因為它是自然界中最堅硬的物質(zhì)（莫氏硬度10，比莫氏硬度9的剛玉的實際硬度大百倍以上），而且還因為它在無色為主的天然寶石中具有最高的折射率（2.42）和色散（0.044），加工成鉆石后，會呈現(xiàn)光線四射、五彩繽紛的效果；更為重要的

2、是，它是自然界極稀少珍貴的礦產(chǎn)資源，即使是在盛產(chǎn)鉆石的金伯利巖礦區(qū)，要加工出1克拉的商業(yè)首飾鉆石，必須挖掘淘洗150～250噸的巖石。到目前為止，100克拉以上的鉆石全世界僅有2000顆左右，因而大于100克拉的鉆石就已經(jīng)是國寶了。世界上最大的一顆鉆石是1905年在南非發(fā)現(xiàn)的，重3106克拉，像拳頭大小，取名為“庫里南”（Gullinan）。這顆鉆石共磨出9顆大鉆96顆小鉆。最大一粒重530.2克拉，呈梨形，共有74個小面，稱為庫利南1號，取名為“非洲之星”，現(xiàn)被鑲在英國國王的權(quán)杖上，它是現(xiàn)今世界上最大的琢型鉆石?！皫炖锬稀便@石世界最大鉆石“庫里南一號”國王權(quán)杖上的“庫里南一號

3、”帝國王冠上的“庫里南二號”“庫里南二號”金剛石的用途很廣泛，但天然存在的量很少，而且多數(shù)顆粒很小，無法滿足人們的需求。因此人們提出了金剛石的人工制造問題。由于金剛石和石墨都是碳的單質(zhì)，所以人們把注意力集中到把石墨轉(zhuǎn)變成金剛石的實驗上來。經(jīng)過無數(shù)次的試驗，終于用鉻、鐵、鉑等做催化劑，在1600～1800℃和5×109～6×109帕的條件下，以石墨為原料制得了人造金剛石。目前世界上每年生產(chǎn)約20噸的人造金剛石。我國第一顆人造金剛石于1962年研制成功?，F(xiàn)今江蘇省的南京、蘇州等地也都有生產(chǎn)人造金剛石的工廠。讓你知道含有雜質(zhì)的金剛石帶有顏色金剛石裝飾品天然金剛石玻璃刀鉆頭切割大理石或

4、加工堅硬的金屬等2、石墨：深灰色的具有金屬光澤而不透明的細鱗片狀固體。質(zhì)軟，有滑膩感，電的良導(dǎo)體。石墨是最軟的礦物之一石墨用石墨和粘土粉末混合制鉛筆芯用石墨做電極石墨耐高溫，可以制成坩堝來熔煉金屬石墨炸彈是美國制造的一種可使供電系統(tǒng)短路而導(dǎo)致癱瘓的新式炸彈。石墨炸彈實際上是集束炸彈的變種，它在目標上空爆炸，釋放出無數(shù)“易拉罐”大小的小炸彈，這些內(nèi)裝碳纖維的小炸彈隨即在更大的區(qū)域爆炸，形成大范圍的碳纖維云，這些碳纖維可使供電系統(tǒng)短路而癱瘓。金剛石和石墨都是由C元素組成的，為什么性質(zhì)會相差這么遠呢？物質(zhì)的結(jié)構(gòu)物質(zhì)的性質(zhì)物質(zhì)的用途決定決定反映反映正八面體平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)碳原子排列方式不

5、同小知識“碳”與“炭”“碳”：涉及到元素時（如：碳原子、碳元素、碳單質(zhì)、碳的化合物、二氧化碳、一氧化碳等。）“炭”：指物質(zhì)時（如：木炭、焦炭、活性炭、炭黑。）3、無定形碳：無定形碳包括：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。它們主要是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的。木炭、活性炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，因而具有吸附能力（吸附是物理變化），但活性炭的吸附能力比木炭強。木炭是一種灰黑色的多孔性固體，燃燒時，產(chǎn)生很少的煙，火焰很小。木炭、活性炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，因此它具有吸附能力。利用木炭、活性炭的吸附性來吸附色素、氣味和有毒氣體等物質(zhì)。活性炭冰箱去味劑食品脫色輔助材料濾毒罐活性炭的吸附作用比木炭

6、還要強，防毒面具里的濾毒罐就是利用活性炭來吸附毒氣的，炭黑焦炭活性炭結(jié)構(gòu)用途木炭主要是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的，具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，具有吸附能力。作燃料，制造黑火藥，制造活性炭，冶煉金屬，作吸附劑?；钚蕴績艋喾N氣體和液體，用于防毒面具，作吸附劑炭黑制造油墨、油漆、鞋油和顏料等，橡膠制品的填料焦炭作燃料和冶煉如圖所示,向盛有紅棕色二氧化氮氣體的集氣瓶里投入幾小塊烘烤過的木炭,會出現(xiàn)什么樣的想象,為什么?可以收集到炭黑C60，它是美國休斯頓大學(xué)的克羅脫（Kroto,H.W.)和史沫萊(Smalley,r.e.)等人在1985年發(fā)現(xiàn)的。我國北京大學(xué)化學(xué)系和物理系研究小組也研

7、制出了C60分子。C60除了在超導(dǎo)方面的應(yīng)用外，在以下幾個方面也具有廣泛的應(yīng)用前景：①有感覺功能的傳感器②增強金屬的強度③新型的催化劑④光學(xué)應(yīng)用⑤對癌細胞具有殺傷效應(yīng)等醫(yī)療功能。資料：C60C70C80碳納米管20世紀80年代，人們發(fā)現(xiàn)人造金剛石在半導(dǎo)體制造行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。因為計算機芯片的基體材料硅的導(dǎo)熱性不好，這成為進一步提高技術(shù)時的難題。而金剛石在導(dǎo)熱性方面遠遠超過硅（甚至超過銅和銀），于是它成了芯片基體材料的最佳選擇。正是這種需求推動了人造金剛石的研究。人們想到，金剛石既然是碳