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性格迥异的同胞兄弟

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:  你也许不曾想到,黑黝黝的石墨和亮闪闪的金刚石是同胞兄弟,都是存在于自然界中的纯碳,只是它们的相貌和性格大不相同。而金刚石的碳原子却是交错整齐地排列成立体结构,每个碳原子都紧密地与其他4个碳原子直接连接,构成一个牢固的结晶体,因而显得特别坚硬。  计算证明:碳在平常压力下的稳定体是石墨,而金刚石必须在2000℃高温和5.065X107百帕以上的高压时,才达到稳定状态。近年来,人们已在类似条件下,把石墨变成了金刚石。

  你也许不曾想到,黑黝黝的石墨和亮闪闪的金刚石是同胞兄弟,都是存在于自然界中的纯碳,只是它们的相貌和性格大不相同。

  石墨的质地非常软,只要在纸上轻轻一划,就留下灰黑色的痕迹,铅笔芯就是用石墨制造的。金刚石是所有矿物中的硬度“冠军”:玻璃商店的营业员用镶着金刚石的刀来切割玻璃,无不“迎刃而解”;钻探机的钻头上镶着金刚石,这能大大加快它向地下钻进的速度;金刚石刀具有可以用来加工最硬的金属。

  石墨和金刚石都是碳家族的成员,为什么它们的硬度相差得如此悬殊呢?

  原来,石墨分子中的原子是成层排列的,每层原子之间的结合力很小,就像一副叠起来的扑克牌一样,很容易滑动、散开。而金刚石的碳原子却是交错整齐地排列成立体结构,每个碳原子都紧密地与其他4个碳原子直接连接,构成一个牢固的结晶体,因而显得特别坚硬。

  天然金刚石产量很少,一般都隐居在地球深处,只有在非常高的温度和巨大的压力之下,地下熔岩里的碳,才有可能经过天然结晶的过程形成贵重的金刚石。由于天然金刚石产量少,价格昂贵,所以,人们通常就利用高温高压来制造人造金刚石。

  计算证明:碳在平常压力下的稳定体是石墨,而金刚石必须在2000℃高温和5.065X107百帕(5万个大气压)以上的高压时,才达到稳定状态。近年来,人们已在类似条件下,把石墨变成了金刚石。

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