第1节　碳的多样性

　　1．碳单质的多样性

　　(1)三种重要的碳单质

　　碳元素有多种单质，其中较有代表性的是金刚石、石墨和C60。它们的性质比较如下：

单质 金刚石 石墨 C60 结构

特点 碳原

子的

排列

方式 每个碳原子均与相邻的四个碳原子以强的相互作用直接连接，形成正四面体结构，并向空间伸展形成空间网状结构 碳原子呈层状排列，每一层上的碳原子以强的相互作用形成平面正六边形结构；层与层之间的相互作用较弱，容易发生相对滑动 由60个碳原子构成的分子，形似足球，碳原子在球的表面，呈正六边形和正五边形排列。在C60分子内碳原子间以较强的相互作用结合，但分子间的相互作用较弱 主要

性质 ①硬度极高

②无色透明的晶体

③熔点高、不导电 ①深灰色、质软、不透明的片状固体

②易导电

③具有滑腻感 ①灰黑色的固体

②易与金属掺杂形成超导体 主要

用途 钻具、装饰品 润滑剂、电极、铅笔芯 新型催化剂或催化剂载体 　　(2)同素异形体

　　同素异形体是由同一种元素组成的性质不同的几种单质。

　　例如：氧元素可形成氧气(O2)、臭氧(O3)两种同素异形体；碳元素有金刚石、石墨、C60等多种同素异形体；磷元素有红磷和白磷两种同素异形体。

　　释疑点 剖析同素异形体：①"同素"指同种元素，"异形"指结构不同，"体"指单质。

　　②金属元素无同素异形体，部分非金属元素有同素异形体。

　　③同素异形体的形成原因是由于形成单质的原子个数及排列方式不同。

　　④同素异形体的物理性质不同，化学性质几乎相同。

　　⑤同素异形体之间的转化是化学变化而不是物理变化。该转化过程虽有单质参加和生成，但没有化合价的变化，故不属于氧化还原反应，如3O2\s\up7(放电(放电)2O3。

　　【例1－1】 下列叙述中正确的是(　　)

　　A．仅由碳元素组成的物质一定是纯净物

　　B．金刚石和石墨具有相同的化学组成

　　C．石墨转变为金刚石不属于化学变化

　　D．只含有碳元素的物质可能是单质也可能是化合物

　　解析：仅由同一元素组成的性质不同的几种单质，叫该元素的同素异形体。单质与单质之间为不同的物质，因而仅由一种元素组成的物质可能是纯净物，也可能是混合物，例如金刚石为纯净物，而金刚石、石墨、C60混在一起就为混合物。既然金刚石和石墨属于不同的单质，因而它们之间的转化属于化学变化。由于都是由碳原子构成的单质，所以金刚石和石墨具有相同的化学组成，也具有相同的化学性质。

　　答案：B

　　【例1－2】 下列说法中正确的是(　　)

A．金刚石、石墨和C60性质不同的根本原因是所含碳原子的数目不同