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金刚石、石墨、富勒烯和碳纳米管

2010-04-06 20:15:52 阅读5 评论0 字号：大中小

（金刚石、石墨和C60的晶体结构和价键性质各有何特点？碳纳米管的结构本质怎样？）

碳（C）的同素异形体有很多种，重要的是金刚石、石墨和C60（富勒烯）三种。

（1）金刚石：常见的金刚石是一种面心立方晶系的晶体，其中碳原子之间以极强的共价键连接之，具有很高的硬度和熔点。另外还有一种金刚石具有六方对称的晶体结构，也是一种共价键晶体。

（2）石墨：石墨是由许多碳原子层通过微弱的van der Waals键耦合起来构成的，而碳原子层内部各个碳原子之间是用共价键连接而成的，因此石墨具有很高的熔点（共价键的特性），同时又具有很好的润滑性（较弱的van der Waals键即使得碳原子层之间容易发生滑动）。

（3）富勒烯：这是一种面心立方晶系的晶体，其中每一个格点都是由60个碳原子构成的足球状的分子——巴基球，各个巴基球之间依靠van der Waals键连接；每个巴基球均是由12个五边形和20个六边形围成的多面体，每个顶点上有一个碳原子。富勒烯的弹性模量较小，比较软；属于半导体；它的碱金属化合物，例如K3C60，在温度低于18K时呈现出超导电性。

（4）碳纳米管：碳纳米管实际上不是传统意义上的晶体，而是真正的单个大分子；它是由石墨层卷起来、并用半球状富勒烯分子封住末端而构成的。碳纳米管具有许多独特的性能，在电子学领域有着广阔的应用前景。

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