石墨和金刚石

石墨和金刚石_科学奥秘探索

    

    你可曾知道，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截然相反。

    石墨的质地非常软，只要在纸上轻轻一划，就会留下灰黑色的痕迹，我们平常用的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，可以大大加快它向地下钻进的速度;金刚石刀具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，但为什么它们的硬度相差得如此悬殊呢?

    原来，石墨分子中的碳原子是成层排列的，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。

    天然的金刚石一般都隐藏在地球深处，产量很少。因为，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。