純金剛石是無色透明的八面體固體； 石墨是一種深紅色、有金屬光澤、不透明的細(xì)鱗片狀固體。 石墨很軟，在紙上作畫后能留下痕跡，有細(xì)膩的感覺。

金剛石和石墨在“形狀”或“性質(zhì)”上有很大不同，但它們具有相同的“質(zhì)量”。 它們是一對(duì)“孿生”兄弟，均由碳元素組成，被稱為“同素異形體”。

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鉆石

金剛石因其強(qiáng)度大，可用于切割玻璃、制造鉸刀； 石墨還可以用來制造筆芯和潤滑劑，因?yàn)樗彳浂?xì)膩。 根據(jù)莫氏強(qiáng)度等級(jí)，金剛石是最中間的等級(jí)。

金剛石是自然界中天然存在的最強(qiáng)物質(zhì)。 金剛石和石墨也是由碳原子組成的。 金剛石為何如此堅(jiān)固取決于其分子結(jié)構(gòu)。

右圖是金剛石的結(jié)構(gòu)模型。 每個(gè)碳原子通過強(qiáng)烈的相互作用與周圍的4個(gè)碳原子緊密結(jié)合。

“緊密結(jié)合”的兩個(gè)碳原子之間的距離約為0.0，然后形成精細(xì)的三維結(jié)構(gòu)。 正是這些精細(xì)結(jié)構(gòu)使金剛石成為最強(qiáng)的天然物質(zhì)。

金剛石結(jié)構(gòu)模型

石墨是層狀結(jié)構(gòu)。 就片材而言，每個(gè)碳原子都會(huì)與周圍的三個(gè)碳原子通過強(qiáng)烈的相互作用緊密結(jié)合。 兩個(gè)“緊密結(jié)合”的碳原子之間的間隔約為0..

石墨

石墨中的層間距離為0。由于距離較大，碳原子之間的相互作用較弱，因此很容易沿平行于層的方向滑動(dòng)和破裂，因此石墨非常柔軟、細(xì)膩。

與石墨相比，金剛石具有更精細(xì)的結(jié)構(gòu)。 金剛石的密度約為石墨的1.5倍（金剛石的密度約為3.5-3.53g/cm3，石墨的密度約為2.09-2.23g/cm3）。

當(dāng)碳原子通過強(qiáng)烈的相互作用（物理鍵）緊密結(jié)合時(shí)，原子之間的距離越小，相互作用越強(qiáng)。

在一片石墨中，碳原子之間的間隔比金剛石更小，相互作用更強(qiáng)，更難被破壞，因此石墨的熔點(diǎn)更高。

如下表所示，金剛石和石墨的熔點(diǎn)不同，但沸點(diǎn)相同。 為什么？ 物質(zhì)狀態(tài)的變化必然與粒子間的距離有關(guān)。

石墨和金剛石熔化后，碳原子原有排列被打破，原子間距離相等，相互作用硬度也相同，因此沸點(diǎn)相同。

我們都知道石墨具有導(dǎo)電性。 這也與石墨的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

碳原子最內(nèi)層有4個(gè)電子。 在一片石墨中，每個(gè)碳原子都會(huì)通過“共享電子對(duì)”與周圍的 3 個(gè)碳原子形成強(qiáng)烈的相互作用（物理鍵）。 只要有3個(gè)最里面的電子參與這些“力”的構(gòu)成，就會(huì)剩下1個(gè)自由電子。

石墨之所以導(dǎo)電是因?yàn)榇嬖谠S多自由電子。

在金剛石中，每個(gè)碳原子與周圍的4個(gè)碳原子通過“共享電子對(duì)”形成強(qiáng)烈的相互作用，而碳原子最里面的4個(gè)電子幾乎都參與了這些“力”的形成。 自由電子，所以基本上不導(dǎo)電。

結(jié)構(gòu)可以決定性質(zhì)。 金剛石和石墨都是由碳原子組成的，由于原子排列的不同，許多化學(xué)性質(zhì)有很大差異。