金剛石結構為什麼穩定（淺談金剛石的結構）

2023-10-30 09:37:52 1

金剛石結構為什麼穩定?#教育聽我說#你知道鑽石的成分嗎？其內部結構又是怎樣的呢？今天我們就談談這個問題，下面我們就來說一說關於金剛石結構為什麼穩定?我們一起去了解並探討一下這個問題吧!

金剛石結構為什麼穩定

#教育聽我說#你知道鑽石的成分嗎？其內部結構又是怎樣的呢？今天我們就談談這個問題。

一、鑽石的成分其實是碳元素。它是碳元素的一種單質，在化學上叫金剛石，它是碳原子依共價鍵相結合而成的。因其內部全是原子，作用力全是共價鍵，所以在化學把類似這樣的晶體稱為原子晶體，現在教材上又稱為共價晶體。

二、金剛石內部全是碳原子。碳原子最外層有4個電子，形成金剛石時每個碳原子都利用1條2s和3條2p軌道採用sp3雜化，〈形成形狀、能量、完全相同，且彼此間夾角為109度28分的4條軌道，空間分布呈正四面體形。這4條雜化軌道分別都與碳原子相結合，形成正四面體形小單元，這種結構不斷地向空間（上下、左右、前後）發展，就形成了空間網狀結構的晶體。

三、碳原子數與鍵數關係。在金剛石中1個碳原子周圍結合著4個碳原子，而每個碳原子都被4個碳原子共用著，所以1個碳原子實際佔有4x1/4＝1個碳原子。每個碳周圍有4個C一C鍵，而每個鍵被2個碳原子共用，所以1個碳原子實際佔有4x1/2＝2個C一C鍵。（C原子數：C一C鍵＝1：2）

四、最小環及原子共面問題。金剛石中最小環全是椅式的碳碳六元環，只是有的橫著，有的豎著，這個六元環上有4個碳原子處於同一平面內。

五、碳原子與環數的關係。因為1個碳周圍有4個鍵而每兩個鍵之間可以形成2個六元環（1個橫向1個豎向），若把鍵編號，則1號鍵與2號鍵形成2個、1號鍵與3號鍵形成2個、1號鍵與4號鍵形成2個，2號鍵與3號鍵形成2個、2號鍵與4號鍵形成2個，3號鍵與4號鍵形成2個，這樣就一共形成了12個六元環；所以1個碳原子周圍有12個六元環。

六、碳碳鍵與環數的關係。由上面五中分析可知，每個C一C鍵是為6個六元環共用著。

（1個六元環實佔6x1/6＝1個C一C鍵，1個六元環實佔6x1/12＝1/2個C原子）。

七、晶胞問題。金剛石晶胞是個平行六面體，具體為正方體。從表面看碳原子位於8個頂點，6個面心，體內有4個分別位於4個互不相鄰的小立方體的體心。1個晶胞中實有8x1/8十6x1/2十4＝8個碳原子。彼此間每個碳原子與周圍4個碳原子依C一C鍵結合成正四面體小單元。因為體內有4個碳原子，所以1個晶胞中有4個正四面體小單元。

八、有關金剛石的計算時，注意其晶胞體對角線的長度為8倍的碳原子的半徑；因為其體對角線上實有兩個頂點碳與1個小立方體內的碳共3個碳原子，但體心和另一個空著的小立方體內，恰好能虛擬填充兩個碳原子；所以體對角線上可以看作是5個碳原子緊緊相切排布著；但其長度應該是4個碳原子的直徑即8倍的半徑。因為頂角處的碳原子是與別的晶胞共用著。

以上就是金剛石的結構，希望對高中學習的小朋友們有些許幫助。