课题1金刚石石墨与C.ppt

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1、金刚石石墨碳60课题1、金刚石、石墨和C60碳的单质主要包括金刚石、石墨和C60分子。它们都是由碳元素组成的单质。一、碳的单质1、金刚石：纯净的金刚石是一种无色透明的、正八面体形状的固体，硬度大，不导电。天然采集的金刚石经过仔细的琢磨就会成为璀璨夺目的装饰品——钻石。钻石，矿物学名为金刚石，英文为Diamond，意为“坚硬无比”，钻石有宝石之王的美誉，不仅因为它是自然界中最坚硬的物质（莫氏硬度10，比莫氏硬度9的刚玉的实际硬度大百倍以上），而且还因为它在无色为主的天然宝石中具有最高的折射率（2.42）和色散（0.044），加工成钻石后，会呈现光线四射、五彩缤纷的效果；更为重要的

2、是，它是自然界极稀少珍贵的矿产资源，即使是在盛产钻石的金伯利岩矿区，要加工出1克拉的商业首饰钻石，必须挖掘淘洗150～250吨的岩石。到目前为止，100克拉以上的钻石全世界仅有2000颗左右，因而大于100克拉的钻石就已经是国宝了。世界上最大的一颗钻石是1905年在南非发现的，重3106克拉，像拳头大小，取名为“库里南”（Gullinan）。这颗钻石共磨出9颗大钻96颗小钻。最大一粒重530.2克拉，呈梨形，共有74个小面，称为库利南1号，取名为“非洲之星”，现被镶在英国国王的权杖上，它是现今世界上最大的琢型钻石。“库里南”钻石世界最大钻石“库里南一号”国王权杖上的“库里南一号

3、”帝国王冠上的“库里南二号”“库里南二号”金刚石的用途很广泛，但天然存在的量很少，而且多数颗粒很小，无法满足人们的需求。因此人们提出了金刚石的人工制造问题。由于金刚石和石墨都是碳的单质，所以人们把注意力集中到把石墨转变成金刚石的实验上来。经过无数次的试验，终于用铬、铁、铂等做催化剂，在1600～1800℃和5×109～6×109帕的条件下，以石墨为原料制得了人造金刚石。目前世界上每年生产约20吨的人造金刚石。我国第一颗人造金刚石于1962年研制成功。现今江苏省的南京、苏州等地也都有生产人造金刚石的工厂。让你知道含有杂质的金刚石带有颜色金刚石装饰品天然金刚石玻璃刀钻头切割大理石或

4、加工坚硬的金属等2、石墨：深灰色的具有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。质软，有滑腻感，电的良导体。石墨是最软的矿物之一石墨用石墨和粘土粉末混合制铅笔芯用石墨做电极石墨耐高温，可以制成坩埚来熔炼金属石墨炸弹是美国制造的一种可使供电系统短路而导致瘫痪的新式炸弹。石墨炸弹实际上是集束炸弹的变种，它在目标上空爆炸，释放出无数“易拉罐”大小的小炸弹，这些内装碳纤维的小炸弹随即在更大的区域爆炸，形成大范围的碳纤维云，这些碳纤维可使供电系统短路而瘫痪。金刚石和石墨都是由C元素组成的，为什么性质会相差这么远呢？物质的结构物质的性质物质的用途决定决定反映反映正八面体平面网状结构碳原子排列方式不

5、同小知识“碳”与“炭”“碳”：涉及到元素时（如：碳原子、碳元素、碳单质、碳的化合物、二氧化碳、一氧化碳等。）“炭”：指物质时（如：木炭、焦炭、活性炭、炭黑。）3、无定形碳：无定形碳包括：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。它们主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。木炭、活性炭具有疏松多孔的结构，因而具有吸附能力（吸附是物理变化），但活性炭的吸附能力比木炭强。木炭是一种灰黑色的多孔性固体，燃烧时，产生很少的烟，火焰很小。木炭、活性炭具有疏松多孔的结构，因此它具有吸附能力。利用木炭、活性炭的吸附性来吸附色素、气味和有毒气体等物质。活性炭冰箱去味剂食品脱色辅助材料滤毒罐活性炭的吸附作用比木炭

6、还要强，防毒面具里的滤毒罐就是利用活性炭来吸附毒气的，炭黑焦炭活性炭结构用途木炭主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的，具有疏松多孔的结构，具有吸附能力。作燃料，制造黑火药，制造活性炭，冶炼金属，作吸附剂。活性炭净化多种气体和液体，用于防毒面具，作吸附剂炭黑制造油墨、油漆、鞋油和颜料等，橡胶制品的填料焦炭作燃料和冶炼如图所示,向盛有红棕色二氧化氮气体的集气瓶里投入几小块烘烤过的木炭,会出现什么样的想象,为什么?可以收集到炭黑C60，它是美国休斯顿大学的克罗脱（Kroto,H.W.)和史沫莱(Smalley,r.e.)等人在1985年发现的。我国北京大学化学系和物理系研究小组也研

7、制出了C60分子。C60除了在超导方面的应用外，在以下几个方面也具有广泛的应用前景：①有感觉功能的传感器②增强金属的强度③新型的催化剂④光学应用⑤对癌细胞具有杀伤效应等医疗功能。资料：C60C70C80碳纳米管20世纪80年代，人们发现人造金刚石在半导体制造行业具有广泛的应用前景。因为计算机芯片的基体材料硅的导热性不好，这成为进一步提高技术时的难题。而金刚石在导热性方面远远超过硅（甚至超过铜和银），于是它成了芯片基体材料的最佳选择。正是这种需求推动了人造金刚石的研究。人们想到，金刚石既然是碳