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金刚石硬度非常大,为什么熔点却不如石墨高?

金刚石金刚石硬度非常大,为什么熔点却不如石墨高?硬度比石墨大得多,缘于金刚石的“均匀一体化”的空间网状结构,无论从哪个方向施加外力,都需要同时破坏大量的共价键才能改变这种空间网状结构;

而石墨由于其具有层状结构,层与层之间距离过大、作用力太弱,容易被“各个击破”——先被轻易地“搓开”成极薄的一层层,再被外力轻易破坏掉微观的层内结构。

对于绝大多数晶体而言,一般硬度大则熔点高。

而在金刚石与石墨这里则出现了硬度与熔点不一致的情况。

金刚石的熔点3550℃而石墨熔点则为3680℃。

“熔化”,从微观层面看,意味着构成物质的微观粒子在三维空间均获得自由度(自由流动),对于金刚石和石墨来说均需要同时破坏大量共价键,故二者的熔点均非常高。

同时我们必须注意到,金刚石和石墨中的共价键强度是不同的,金刚石中碳原子均为sp3杂化,相比而言金刚石硬度非常大,为什么熔点却不如石墨高?键长较大(0.155nm);而石墨中碳原子均为sp2杂化,键长较小(0.142nm)。

键长小则金刚石硬度非常大,为什么熔点却不如石墨高?键能大,故石墨的熔化温度要比金刚石高一些。

(责任编辑:化学自习室)
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