金剛石、石墨、C60教學(xué)內(nèi)容

第六單元

碳和碳的氧化物課題1 金剛石、石墨和C60熊廟初中俄有明單質(zhì)由同種元素組成的純凈物單質(zhì)1單質(zhì)2單質(zhì)3…？碳單質(zhì)由碳元素組成的純凈物金剛石石墨C60從原子排列方式分析，以下模型具有怎樣的結(jié)構(gòu)？請(qǐng)你議一議結(jié)構(gòu)差異：原子的排列方式不同立體結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)請(qǐng)你猜一猜請(qǐng)小組討論，下列模型哪個(gè)為金剛石結(jié)構(gòu)？哪個(gè)為石墨結(jié)構(gòu)？并結(jié)合二者性質(zhì)，說(shuō)明理由。硬度：金剛石堅(jiān)硬無(wú)比金剛石中的碳原子則是交錯(cuò)整齊地排列成立體結(jié)構(gòu)，每個(gè)碳原子都緊密地與其它4個(gè)碳原子直接連接，構(gòu)成一個(gè)牢固的結(jié)構(gòu)。石墨質(zhì)地非常軟石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原子堆疊而形成的，石墨的層間作用力較弱，很容易互相剝離每個(gè)碳原子的周邊連結(jié)著另外三個(gè)碳原子，排列方式呈蜂巢式的多個(gè)六邊形。由于每個(gè)碳原子均會(huì)放出一個(gè)電子，那些電子能夠自由移動(dòng)，因此石墨屬于導(dǎo)電體。導(dǎo)電性：金剛石中每個(gè)碳原子的周邊連結(jié)四個(gè)碳原子。因此沒(méi)有自由移動(dòng)的電子。所以金剛石不導(dǎo)電結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)不同物理性質(zhì)差異原因氧氣（O2）無(wú)色無(wú)味氣體；-183℃藍(lán)紫色液體，-218℃淡藍(lán)色雪花狀的固體；密度為1.429克/升

臭氧（O3）臭氧有刺激性腥臭氣味；液態(tài)臭氧深藍(lán)色，固態(tài)臭氧紫黑色；密度為2.144克/升

請(qǐng)你分析氧氣（O2）和臭氧（O3）物理性質(zhì)為什么差異很大？O3O2構(gòu)成分子的原子數(shù)目不同C60主要用途：1、作新型催化劑；2、用于氣體的貯存；3、用于制造高分子材料；4、生物學(xué)及醫(yī)學(xué)應(yīng)用。2.C60等新型碳單質(zhì)美國(guó)休斯頓賴(lài)斯大學(xué)的史沫萊等人和英國(guó)的克羅脫于1985年利用煙火法制得C60，并經(jīng)過(guò)研究確定其結(jié)構(gòu)如下1991年日本NEC公司基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室的電子顯微鏡專(zhuān)家飯島澄男意外發(fā)現(xiàn)了由管狀的同軸納米管組成的碳分子——碳納米管。隨著對(duì)其研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)其對(duì)人類(lèi)生活的用途具有重要影響碳納米管大有發(fā)展前景的新型材料大有發(fā)展前景的新型材料碳納米管2005年世界環(huán)法大賽，世人看到瑞士車(chē)隊(duì)的選車(chē)騎乘含碳納米管的自行車(chē)參與比賽。此款自行車(chē)車(chē)架重不到一公斤，并且具有杰出的剛性與強(qiáng)度。使得運(yùn)動(dòng)員在騎行的過(guò)程中用更少的力氣騎出最快的速度。大有發(fā)展前景的新型材料意大利都靈理工大學(xué)的尼古拉·普格諾教授計(jì)劃用一種名為碳納米管的超細(xì)纖維來(lái)制造“蜘蛛衣”，這種材料內(nèi)部中空，密度只是鋼的1/6，而強(qiáng)度卻是鋼的100倍。由于非常微小，它具有像壁虎剛毛一樣的吸附效果。據(jù)估計(jì)，世界第一套“蜘蛛衣”有望在2017年前問(wèn)世。碳納米管石墨烯2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了俄羅斯科學(xué)家和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，他們?cè)谟?guó)制備出了石墨烯。

石墨烯制成的材料非常牢固堅(jiān)硬；作為單質(zhì)，它在室溫下傳遞電子的速度比已知導(dǎo)體都快。低成本石墨烯電池或?qū)?shí)現(xiàn)“一分鐘充電”。電池技術(shù)是電動(dòng)汽車(chē)大力推廣和發(fā)展的最大門(mén)檻，石墨烯儲(chǔ)能設(shè)備的研制成功后，若能批量生產(chǎn)，則將為電池產(chǎn)業(yè)乃至電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的變革。質(zhì)地軟能導(dǎo)電堅(jiān)硬無(wú)色透明固體滑膩鱗片狀固體