1. 钻石主要成分是碳,那么和煤炭的碳有什么区别
主要是两者形成的环境不同:钻石形成环境需要有高温高压以及环境骤变;而煤炭形成环境需要及其稳定的、还原性的环境。
碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳和生物之中。碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。 碳能在化学上自我结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体内绝大多数分子都含有碳元素。
矿藏形式
碳既以游离元素存在(金刚石、石墨等),又以化合物形式存在(主要为钙、镁以及其他电正性元素的碳酸盐)。它以二氧化碳的形式存在,是大气中少量但极其重要的组分。预计碳在地壳岩石中的总丰度变化范围相当大。
自然界中的循环:
在地面条件下,一种元素从一处到另一处是很罕见的。因此,地球上的碳含量是一个有效常数。碳在自然界中的流动构成了碳循环。
毒理性质:
纯碳具有极低的对人体的毒性,并可以处理,甚至可以以石墨或活性炭的形式安全地摄取。碳可以抵抗溶解或化学侵蚀,例如,即使是面对消化道内的酸性物质。因此它一旦进入人体组织后可能会无期限存留。吸入大量煤炭(或炭黑)粉尘或烟尘是危险的,它们会刺激肺组织,并引起充血性肺病煤工尘肺。相似的,金刚石磨粉被误食或吸入也会有危险。
2. 同样都是C元素构成,为何碳和钻石的差距会那么大
虽然碳和钻石同样都是c元素构成的,但是他们的内在结构是完完全全不一样的,所以这也是导致碳和钻石差别巨大的重要原因。
总的来说就是因为他们两种的原子排列顺序和密度不同,导致的巨大差距。钻石中的每个碳原子周围都有4个原子,并和中心碳原子保持等距离构成一个稳定的四面体,故其硬度较大,结构稳定。而碳并不是这样的。我们家里烧的碳的原子排列规律是呈正方体,所以钻石比碳坚硬。除非钻石有特殊的颜色,否则一般就的纯碳。
3. 钻石和碳的区别是什么
从元素来说它们都是碳元素,但是钻石和石墨之所以表现出很大的外观差异,是因为它们的内部碳原子排列的结构不同,也就是所谓的同素异形体。
4. 钻石主要成分是碳,那么和煤炭的碳有什么区别
金刚石和石墨的化学成分都是碳(C),科学家们称之为“同质多像变体”,也有人称“同素异形体”。从这种称呼可以知道它们具有相同的“质”,但“形”或“性”却不同,且有天壤之别,金刚石是目前最硬的物质,而石墨却是最软的物质之一。大家都知道铅笔芯就是用石墨粉和粘土配比而制成的,石墨粉多则软,用“B“表示,粘土掺多了则硬,用“H”表示。矿物学家用摩氏硬度来表示相对硬度,金刚石为10,而石墨的摩氏硬度只有1。它们的硬度差别那么大,关键在于它们的内部结构有很大的差异。
石墨内部的碳原子呈层状排列,一个碳原子周围只有3个碳原子与其相连,碳与碳组成了六边形的环状,无限多的六边形组成了一层。层与层之间联系力非常弱,而层内三个碳原子联系很牢,因此受力后层间就很容易滑动,这就是石墨很软能写字的原因。
金刚石内部的碳原子呈“骨架”状三维空间排列,一个碳原子周围有4个碳原子相连,因此在三维空间形成了一个骨架状,这种结构在各个方向联系力均匀,联结力很强,因此使金刚石具有高硬度的特性。
石墨和金刚石的硬度差别如此之大,但人们还是希望能用人工合成方法来获取金刚石,因为自然界中石墨(碳)藏量是很丰富的。但是要使石墨中的碳变成金刚石那样排列的碳,不是那么容易的。十八世纪后期,人们就开始寻找合成的途径,直至本世纪中叶。1938年学者罗西尼通过热力学计算,奠定了合成金刚石的理论基础,算出要使石墨变成金刚石,至少要在15000个大气压、摄氏1500度的高温条件下才可以,到50-60年代建成了能达到上述条件的仪器装置。石墨在5-6万大气压((5-6)×103MPa)及摄氏1000至2000度高温下,再用金属铁、钴、镍等做催化剂,可使石墨转变成金刚石。
目前世界上已有十几个国家(包括我国)均合成出了金刚石。但这种金刚石因为颗粒很细,主要用途是做磨料,用于切削和地质、石油的钻井用的钻头。当前,世界金刚石的消费中,80%的人造金刚石主要是用于工业,它的产量也远远超过天然金刚石的产量。
最初合成的金刚石颗粒呈黑色,0.5mm大小,重约0.1克拉(用于宝石的金刚石一般最小不能小于0.1克拉)。现在我国研制的大颗粒金刚石达3mm以上,美国、日本等已制成6.1克拉多的金刚石。我们说金刚石已从石墨中“飞”出,宝石级的人造金刚石也会在不久的将来供应于市场。
参考资料:http://www.kepu.net.cn/gb/earth/mineral/interest/irt402.html
5. 为什么同由碳元素组成,钻石和煤球却不同
它们的本质上都是不一样的,是因为他们C结构的排列方式不一样的,一个是容易失去原子,一个比较稳定,不易失去原子。
矿藏形式
碳既以游离元素存在(金刚石、石墨等),又以化合物形式存在(主要为钙、镁以及其他电正性元素的碳酸盐)。它以二氧化碳的形式存在,是大气中少量但极其重要的组分。预计碳在地壳岩石中的总丰度变化范围相当大。
自然界中的循环:
在地面条件下,一种元素从一处到另一处是很罕见的。因此,地球上的碳含量是一个有效常数。碳在自然界中的流动构成了碳循环。
毒理性质:
纯碳具有极低的对人体的毒性,并可以处理,甚至可以以石墨或活性炭的形式安全地摄取。碳可以抵抗溶解或化学侵蚀,例如,即使是面对消化道内的酸性物质。因此它一旦进入人体组织后可能会无期限存留。吸入大量煤炭(或炭黑)粉尘或烟尘是危险的,它们会刺激肺组织,并引起充血性肺病煤工尘肺。相似的,金刚石磨粉被误食或吸入也会有危险。
6. 钻石和碳构成的元素相同,为何代表的意义就不同了。
石与碳是同素异形体,石墨和金刚石都属于碳单质,他们的化学性质完全相同,但金刚石和石墨不是同种物质,它们是由相同元素构成的同素异型体。 所不同的是物理结构特征。
二者的化学式都是c
石墨原子间构成正六边形是平面结构,呈片状。
金刚石原子间是立体的正四面体结构,呈金字塔形结构。金刚石晶莹美丽,光彩夺目,是自然界最硬的矿石。在所有物质中,它的硬度最大。测定物质硬度的刻画法规定,以金刚石的硬度为10来度量其它物质的硬度。例如Cr的硬度为9、Fe为4.5、Pb为1.5、钠为0.4等。在所有单质中,它的熔点最高,达3823K。
金刚石晶体属立方晶系,是典型的原子晶体,每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键,构成正四面体。这是金刚石的面心立方晶胞的结构。
由于金刚石晶体中C—C键很强,所有价电子都参与了共价键的形成,晶体中没有自由电子,所以金刚石不仅硬度大,熔点高,而且不导电。
室温下,金刚石对所有的化学试剂都显惰性,但在空气中加热到1100K左右时能燃烧成CO2。
金刚石俗称钻石,除用作装饰品外,主要用于制造钻探用的钻头和磨削工具,是重要的现代工业原料,价格十分昂贵。
7. 碳和钻石的区别是什么
1、物理结构不同。
金刚石和碳相比,结构更为致密。金刚石的密度大约是碳的1.5倍左右。金刚石的密度约为3.5-3.53g/cm³,碳的密度约为2.09–2.23g/cm³。
2、物理性质不同。
钻石每个碳原子都与周围的4个碳原子通过强烈的相互作用紧密结合。“紧密结合”的两个碳原子之间的距离约为0.155nm,从而形成致密的三维结构,正是这种致密的结构,使得金刚石成为天然存在的最坚硬的物质。
而碳是层状的结构,就一个片层而言,每1个碳原子会与其周围的3个碳原子通过强烈的相互作用紧密结合,“紧密结合”的两个碳原子之间的距离约为0.142nm。
在碳中层与层之间相距为0.335nm,由于距离比较大,碳原子的相互作用较弱,因此很容易沿着与层面平行的方向滑动、裂解,所以碳很软、有滑腻感。
3、稳定性不同。
金刚石的稳定性低于碳,可自发转变为碳,但常温常压下这一转变的速度很慢,可以忽略不计,因此钻石得以稳定存在。自然界形成的金刚石一般形成于地球内部高温高压的环境,后来被火山喷发等地质构造运动带到地表,因此许多金刚石发现在火山附近。
8. 结晶碳是钻石吗
不直接是,是有区别的。
钻石和碳有以下区别:钻石是指经过琢磨的金刚石,是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。而碳是一种非金属元素,是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳和生物之中,是黑色粉状或颗粒状多孔结晶。
9. 钻石和碳的成分一样吗
因为原子排列顺序不同 组成金刚石的碳原子呈晶格状,好像空心的蜂窝一样.这种结构使原子间相互的作用力很大,十分坚固.金刚石是硬度最大的一种物质,可以用来切割很坚硬的物体,划玻璃的刀头上就镶有金刚石.而组成石墨的碳原子为层状成片状.层与层之间很容易相对滑动,这种结构使石墨比较柔软.
10. 都是碳的晶体,为何钻石是透明的石墨不是呢
钻石和石墨都完全由碳制成,最近发现的buckminsterfullerene(一种离散的足球状分子,含有60个碳原子)也完全由碳制成。但是,对于三种材料,碳原子在空间中的排列方式不同,这使它们成为碳的同素异形体。碳和钻石的不同特性来自其独特的晶体结构。
同时,由于钻石的内部结构和石墨的明显区别,使得钻石拥有强大的硬度、强度和耐用性,钻石的密度高于石墨(每立方厘米3.514克)。钻石也表现出很强的抗压性,它可以划伤其他所有的材料,是已知最硬的材料。此外,钻石能分散光线,这意味着红光和紫外光的折射率是不同的(分别为2.409和2.465)。因此,钻石就像一个棱镜,将白光分为彩虹色,其色散为0.056(差值)。色散越大,获得的颜色光谱越好。钻石的“光彩”来源于光的折射、内反射和色散。