碳的同素异形体ppt课件
【高中化学】同素异形体PPT课件3
纳米碳管
1991年，日本电气公司的专家制备 出了一种称为“纳米碳管”的材料， 它是由许多六边形的环状碳原子组合 而成的一种管状物，也可以是由同轴 的几根管状物套在一起组成的。这种 单层和多层的管状物的两端常常都是 封死的，这种由碳原子组成的管状物 的直径和管长的尺寸都是纳米量级的， 因此被称为纳米碳管。它的抗张强度 比钢高出100倍，导电率比铜还要高 .
互称为同分异构体
同
结构不同
相同分子式
异
作业
• 复习几种同素异形体和同分异构 体的有关知识 • 完成课课练P19-P22 • 完成同步导学P21-P24
1、不要做刺猬，能不与人结仇就不与人结仇，谁也不跟谁一辈子，有些事情没必要记在心上。 2、相遇总是猝不及防，而离别多是蓄谋已久，总有一些人会慢慢淡出你的生活，你要学会接受而不是怀念。 3、其实每个人都很清楚自己想要什么，但并不是谁都有勇气表达出来。渐渐才知道，心口如一，是一种何等的强大! 4、有些路看起来很近，可是走下去却很远的，缺少耐心的人永远走不到头。人生，一半是现实，一半是梦想。 5、你心里最崇拜谁，不必变成那个人，而是用那个人的精神和方法，去变成你自己。 6、过去的事情就让它过去，一定要放下。学会狠心，学会独立，学会微笑，学会丢弃不值得的感情。 7、成功不是让周围的人都羡慕你，称赞你，而是让周围的人都需要你，离不开你。 8、生活本来很不易，不必事事渴求别人的理解和认同，静静的过自己的生活。心若不动，风又奈何。你若不伤，岁月无恙。 9、命运要你成长的时候，总会安排一些让你不顺心的人或事刺激你。 10、你迷茫的原因往往只有一个，那就是在本该拼命去努力的年纪，想得太多，做得太少。 11、有一些人的出现，就是来给我们开眼的。所以，你一定要禁得起假话，受得住敷衍，忍得住欺骗，忘得了承诺，放得下一切。 12、不要像个落难者，告诉别人你的不幸。逢人只说三分话，不可全抛一片心。 13、人生的路，靠的是自己一步步去走，真正能保护你的，是你自己的选择。而真正能伤害你的，也是一样，自己的选择。 14、不要那么敏感，也不要那么心软，太敏感和太心软的人，肯定过得不快乐，别人随便的一句话，你都要胡思乱想一整天。 15、不要轻易去依赖一个人，它会成为你的习惯，当分别来临，你失去的不是某个人，而是你精神的支柱;无论何时何地，都要学会独立行走 ，它会让你走得更坦然些。 16、在不违背原则的情况下，对别人要宽容，能帮就帮，千万不要把人逼绝了，给人留条后路，懂得从内心欣赏别人，虽然这很多时候很难 。 17、做不了决定的时候，让时间帮你决定。如果还是无法决定，做了再说。宁愿犯错，不留遗憾! 18、不要太高估自己在集体中的力量，因为当你选择离开时，就会发现即使没有你，太阳照常升起。 19、时间不仅让你看透别人，也让你认清自己。很多时候，就是在跌跌拌拌中，我们学会了生活。 20、与其等着别人来爱你，不如自己努力爱自己，对自己好点，因为一辈子不长，对身边的人好点，因为下辈子不一定能够遇见。
沪教课标版九年级化学上册 4.2碳——同素异形体 课件
2、由同一种元素组成的物质一定是纯净物。
因此同一种元素组成的物质可以是单质（纯净物） 也可以是几种单质所形成的混合物。
3、臭氧变为氧气,发生的是化学变化。
臭氧和氧气量杂质组成
木炭、炭黑、焦炭、活性炭
吸附作用：气体或溶液里的物质被吸附在固体表面的作用 是物理变化
4、某自来水厂为了减少自来水中的某些杂质对人体 的危害，用活性炭代替明矾，因为活性炭具有_吸__附___ 性。
5、战争中空军袭击发电厂时，曾使用 “石墨炸弹”。 这种炸弹爆炸后释放出大量纤维状石墨覆盖在发电厂的
设备上，使设备短路而停电。这是利用了石墨的_C_____。
A. 可燃性 B. 还原性 C. 导电性 D. 润滑性
一:金刚石 石墨 4.2-1 碳 同素异形体
实验探究
实验
现象
结论
1、用金刚钻在玻 金刚钻留下很深的 璃片上划一下；2、 划痕, 刀片在玻璃片上划 刀片没有留下划痕 一下；3、铅笔芯 铅笔芯没有留下划 在玻璃片上划一下。痕
金刚石质硬 石墨软
1、用小刀削下一 些铅笔芯；2、用 手触摸铅笔芯。
用２Ｂ铅笔芯串联 一个电路
吸附剂
焦炭 冶炼金属、生产水煤气（H2+CO） 炭黑 油墨、颜料、橡胶轮胎中的填充剂
1、下列物质中，属于同素异形体的是__C_____。
A. 甲烷和金刚石 B. 一氧化碳和二氧化碳 C. 金刚石、石墨和C60 D. 白磷和五氧化二磷
2、金刚石和石墨的物理性质有很大的差异的原因是_C__
A.金刚石不含杂质，而石墨含杂质
2、同素异形体
由同一种元素形成的多种单质，叫做这种元素的同素异形体。
3、碳的同素异形体
金刚石、石墨、C60
碳的同素异形体
碳的同素异形体同素异形体，是相同元素组成，不同形态的单质。
如碳元素就有金钢石、石墨、无定形碳等同素异形体。
同素异形体由于结构不同，彼此间物理性质有差异；但由于是同种元素形成的单质，所以化学性质相似。
同素异形体的化学性质相似。
例如氧气是没有颜色、没有气味的气体，而臭氧是淡蓝色、有鱼腥味的气体；氧气的沸点-183℃，而臭氧的沸点-111．5℃；氧气比臭氧稳定，没有臭氧的氧化性强等。
一定要是单质.比如氧气和臭氧,一个是O2一个是O3同素异形体金刚石和石墨,都是碳同素异形体之间的转化不一定属于化学变化（例如：单斜硫和斜方硫）。
形成方式有三种：1．组成分子的原子数目不同，例如：氧气O2和臭氧O32．晶格中原子的排列方式不同，例如：金刚石和石墨和C603．晶格中分子排列的方式不同，例如：正交硫和单斜硫4. 还有红磷和白磷性质特点化学性质：相似或略有差异物理性质：差别很大示例碳的同素异形体（1）碳的同素异形体有金刚石、石墨和碳60等富勒烯，它们的不同性质是由微观结构的不同所决定的。
金刚石呈正四面体空间网状立体结构，碳原子之间形成共价键。
当切割或熔化时，需要克服碳原子之间的共价键，金刚石是自然界已经知道的物质中硬度最大的材料，它的熔点高。
上等无暇的金刚石晶莹剔透，折光性好，光彩夺目，是人们喜爱的饰品，也是尖端科技不可缺少的重要材料。
颗粒较小、质量略为低劣的金刚石常用在普通工业方面，如用于制作仪器仪表轴承等精密元件、机械加工、地质钻探等。
钻石在磨、锯、钻、抛光等加工工艺中，是切割石料、金属、陶瓷、玻璃等所不可缺少的；用金刚石钻头代替普通硬质合金钻头，可大大提高钻进速度，降低成本；镶嵌钻石的牙钻是牙科医生得心应手的工具；镶嵌钻石的眼科手术刀的刀口锋利光滑，即使用1000倍的显微镜也看不到一点缺陷，是摘除眼睛内白内障普遍使用的利器。
金刚石在机械、电子、光学、传热、军事、航天航空、医学和化学领域有着广泛的应用前景。
石墨是片层状结构，层内碳原子排列成平面六边形，每个碳原子以三个共价键与其它碳原子结合，同层中的离域电子可以在整层活动，层间碳原子以分子间作用力（范德华力）相结合。
碳的同素异形体
碳的同素异形体*石墨石墨(graphite)是一种矿物名，通常产于变质岩中，是煤或碳质岩石（或沉积物）受到区域变质作用或岩浆侵入作用形成。
石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子，排列方式呈蜂巢式的多个六边形，每层间有微弱的范德华引力。
由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。
石墨是其中一种最软的矿物，不透明且触感油腻，颜色由铁黑到钢铁灰，形状呈晶体状、薄片状、鳞状、条纹状、层状体或散布在变质岩中。
化学性质不活泼，具有耐腐蚀性。
石墨质软，黑灰色；有油腻感，可污染纸张。
硬度为1～2，沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至3～5。
比重为1．9～2．3。
比表面积范围集中在1-20m2/g，在隔绝氧气条件下，其熔点在3000℃以上，是最耐温的矿物之一。
它能导电、导热。
自然界中纯净的石墨是没有的，其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO 等杂质。
这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。
此外，还有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气体部分。
因此对石墨的分析，除测定固定碳含量外，还必须同时测定挥发分和灰分的含量。
*钻石（金刚石）金刚石的化学式C----N个C,金刚石是原子晶体,一块金刚石是一个巨分子，N个C的聚合体。
只能用它的元素符号加注释来表示[C(金刚石)].钻石就是我们常说的金刚石,它是一种由纯碳组成的矿物。
金刚石是自然界中最坚硬的物质，因此也就具有了许多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模。
还被作为很多精密仪器的部件。
金刚石与石墨同属于碳的单质。
是一种具有超硬、耐磨、热敏、传热导、半导体及透远等优异的物理性能，素有“硬度之王”和宝石之王的美称，金刚石的结晶体的角度是54度44分8秒。
上个世纪50年代，美国以石墨为原料，在高温高压下成功制造出人造金刚石。
现在人造金刚石已经广泛用于生产和生活中，虽然造出大颗粒的金刚石还很困难（所以大颗粒的天然金刚石仍然价值连城），但是已经可以制成了金刚石的薄膜。
第3章第1节碳的多样性(第1课时)
CO32-+Ba2+= Ba CO3↓ NaHCO3不反应
Na2CO△3不分解
2NaHCO3===Na2CO3+CO2↑+H2O
美丽的珊瑚
世界上最大的钻石 ——库利南一号
溶洞中的 石花、石笋、钟乳
物质 金刚石 石墨
C60
外观
无色透明晶体 深灰色不透明 灰黑色固体 片状固体
产生白色沉淀
Na2CO3产生白色沉淀 NaHCO3无现象
Na2CO3无现象 NaHCO3分解产生CO2
CO32-+2H+= CO2↑ + H2O HCO3-+H+= CO2↑ +H2O Na2CO3不反应 HCO3-+OH-= CO32- +H2O
CO32-+Ca2+= Ca CO3↓ Ca2+ +HCO3-+OH- =
NaHCO3用途：发酵剂、 制药、灭火剂等
2、Na2CO3与NaHCO3的化学性质比较
(1) 与酸的反应
实验内容 实验现象
结论
与
H+(HCl ) 产生 的反应 气泡
N(CaO2C3O2-+3 2+H2+H=CCl =O=2↑2N+aHC2lO+)H2O + CO2
NaHCO3 +HCl ==NaCl +H2O +CO2 (HCO3-+H+= CO2↑ +H2O)
碳酸盐
CO2和H2O 加热； 加碱
碳酸氢盐
作业：书P71 4. 5 （作业本上） 6（书）
世纪金版:P47 基础梳理 自评自测1、2、3、5、6 速效提能1、2、6、7
碳的同素异形体课件
单壁碳纳米管的直径通常在几纳米到几十纳米之间，长度可以达到几十微米，多壁 碳纳米管的直径通常在几十纳米到几百纳米之间，长度可以达到几微米。
碳纳米管的性质
力学性质
碳纳米管具有优异的力学性能，其强度比钢高100 倍，密度只有钢的1/7。
电学性质
碳的电子云分布
sp3杂化
在形成化合物时，碳原子通常会采用 sp3杂化方式，形成4个共价键，导 致碳原子周围有4个原子或原子团。
π键
碳原子之间可以通过π键进行相互作用 ，形成稳定的共价键。
碳的化学性质
稳定性
碳原子具有较高的稳定性，不易发生化学反应，但在特定条件下可以参与化学 反应。
非金属性
碳原子具有非金属性，可以与其他元素形成共价键，也可以与金属元素形成金 属有机化合物。
01
02
03
碳原子组成
金刚石是由碳原子通过共 价键结合形成的立体网状 结构。
晶体结构
金刚石是四面体结构，每 个碳原子与四个其他碳原 子形成共价键。
结晶形态
金刚石可以形成八面体、 菱形十二面体等不同的结 晶形态。
金刚石的性质
高硬度
金刚石是自然界中最硬的 物质，具有极高的耐磨性 和划痕硬度。
热稳定性
金刚石具有很高的热稳定 性，在高温下不易分解和 氧化。
碳的同素异形体分类
金刚石
原子间以共价键结合，非常坚硬
立方晶体结构
碳的同素异形体分类
石墨烯 单层碳原子以蜂巢状排列形成的二维晶体结构 具有很高的电导率和热导率
碳的同素异形体性质比较
密度和硬度
金刚石密度和硬度均高于石墨和石墨烯
电导率
《同素异形体》课件5
15、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基 16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。——列宁 17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。——毛泽东
足球烯——C60
• C60是由60个 碳原子形成 的封闭笼状 分子，形似 足球，人们 称之为“足 球烯”。
碳的其他几种单质
知道吗??
• 在常见元素中，哪些元素也 存在同素异形现象？
• 1、O元素 • 2、P元素 • 3、S元素
氧气在放电或紫外线照射下能 转化为臭氧（O3）。
打雷闪电时，有少量臭氧生成。 3O2 放电 2O3
白磷和红磷
• 磷元素可以形成 多种单质，白磷、 红磷是其中的两 种。在常温下， 白磷是蜡状固体， 有剧毒。白磷在 空气中能自燃， 应保存在冷水中。
白磷和红磷
• 常温下，红磷是 红棕色固体，在 空气中能稳定存 在，在加热或点 燃时也能在空气 中燃烧。
白磷和红磷
白磷和红磷完全燃烧都生成五氧化二磷（P2O5）。 P+O2 点燃 P2O5
同素异形体
金刚石-
• 晶体无色透明， 有光泽，十分坚 硬，可做装饰品， -可用于切割玻璃、 花岗岩，-可做地 质和石油勘探的 砖头等导 电，可做润滑剂 和电极等。-
成分 色态 光泽 硬度 熔点 密度 传热 导电 溶解性 用途
金刚石
石墨
游离态碳
游离态碳
无色透明固体
18、只要愿意学习，就一定能够学会。——列宁 19、如果学生在学校里学习的结果是使自己什么也不会创造，那他的一生永远是模仿和抄袭。——列夫·托尔斯泰
碳元素同素异形体
碳元素同素异形体
【最新版】
目录
1.碳元素的同素异形体概述
2.碳元素的同素异形体种类
3.各种同素异形体的性质与应用
4.碳元素同素异形体的重要性
正文
碳元素的同素异形体是指由碳元素组成的不同单质，它们的结构和性质有所差异。
碳元素的同素异形体主要有金刚石、石墨、碳 60（富勒烯）和无定型碳（如木炭、焦炭、活性炭等）。
金刚石是碳元素的一种同素异形体，其结构由碳原子通过 sp3 杂化轨道形成的共价单键构成，呈正四面体排列。
金刚石是自然界中最坚硬的物质，具有极高的抗磨损和抗腐蚀性能，广泛应用于工艺品、工业切割工具和贵重宝石等领域。
石墨是碳元素的另一种同素异形体，其结构由碳原子通过 sp2 杂化轨道形成的共价单键构成，呈六角形排列。
石墨具有良好的导电性能和热稳定性，广泛应用于电极、热保护材料和润滑剂等领域。
碳 60（富勒烯）是碳元素的一种球状同素异形体，其分子结构由 60 个碳原子组成，呈足球状排列。
碳 60 具有许多特殊的物理和化学性质，如高度的稳定性、荧光性和抗磁性等，有望在材料科学、量子计算和生物医学等领域发挥重要作用。
无定型碳是指由碳原子组成的非晶态碳，包括木炭、焦炭、活性炭等。
它们具有较高的表面积和吸附能力，广泛应用于吸附剂、催化剂和电极等领域。
总之，碳元素的同素异形体具有不同的物理性质和化学性质，这些性质决定了它们的不同用途。
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同素异形体
• 同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，但性质却
不相同的单质。同素异形体之间的性质差异主要表现在物 理性质上，化学性质上也有着活性的差异。
例： 物质名称
化学性质
着火点 外观
毒性
白磷 红磷
活泼 不活泼
40℃ 240℃
淡黄色 紫红色
有毒 无毒
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C-60（富勒烯）
C60分子具有芳香性，溶于苯呈酱红色。可用电阻加热石墨棒或电
弧法使石墨蒸发等方法制得。C60有润滑性，可能成为超级润滑剂。金 属掺杂的C60有超导性，是有发展前途的超导材料。C60还在半导体、 催化剂、蓄电池材料和药物等许多领域得到应用。C60分子可以和金属 结合，也可以和非金属负离子结合。富勒烯的成员还有C78、C82、 C84、C90、C96等也有管状等其他形状。
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总结
碳的同素异形体它们晶体结构和键型都不同。碳同素异形体系统
横跨完全极端且十分不同的范围。化学性质与物理性质均有差异，以熟 知的金刚石与石墨为例，金刚石每个碳原子与相邻的四个碳原子以共价 键连接，形成四面体结构。而石墨中，碳原子呈层状排列，每一层的碳
同原素子以异共形价键体连的接不形成同平性面六质边是形由。 微观结构的不同所决定的。
碳的同素异形体
·石墨 ·钻石（金刚石） ·C-60（富勒烯、足球烯） ·碳纳米管 ·蓝丝黛尔石 ·直链乙炔碳 ·[无定形碳（内部结构为石墨）]
自然界中C的存在形式主要为气态 和固态。碳同素异形体指的是元素 碳的同素异形体，即纯碳元素所能 构成的各种不同的分子结构。
碳纳米管
生活中的应用及明显区别
• 钻石及石墨
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金刚石
金刚石是最为坚固的一种碳结构，成空间网状结构，最终形成了一种
硬度大、活性差的固体。金刚石的熔沸点高，熔点超过3500℃，相当 于某些恒星表面温度。在金刚石分子中，每一个碳原子都被另外四个碳 原子包围着，这些碳原子以很强的结合力连接在一起，形成了一个巨大 的分子，由于钻石中的C-C键很强，所以所有的电子都参与了共价键的 形成，没有自由电子，因此金刚石很坚硬，是绝缘体。用途是作装饰品， 钻头材料等。
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谢谢！
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拓展：石墨烯
石墨烯是一种二维晶体，最大的特性是其中电子的运动速度达到了光
速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。常见的石墨是 由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作 用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层 之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。石墨烯既是最薄的 材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时 它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。
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碳纳米管
碳纳米管作强为度一高维具纳有米韧材性料、，重重量量轻轻、，比六表边面形积结大构，连性接能完稳美定，具随有管
许壁多曲异卷常结的构力不学同、而电呈学现和出化半学导性体能或。良碳导纳体米的管特主异要导由电呈性六，边场形发排射列性的能碳优 原良子。构利成用数碳层纳到米数管十可层以的制同成轴高圆强管度。碳层纤与维层材之料间和保复持合固材定料的，距如离其。强并度且为 根钢据的碳10六0倍边，形重沿量轴则向只的有不钢同的取1向/6可，以被将科其学分家成称锯为齿未形来螺的旋“型超等级三纤种维。”据 有良好的导电性、导热性，也是良好的光的介质，化学性质稳定。
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直链乙炔碳
直链乙炔碳，也称线型碳，碳的一种同素异形体，具有碳碳单键和 三键交替。是已知天然最硬材料——金刚石的40倍，因此将是很好 的纳米材料。
无定形碳
一般指木炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和炭黑等。 基本用途 炭黑：黑色粉末，一般用于黑色颜料、制作墨汁、油墨及作橡胶的耐磨增强剂 焦炭：浅灰色、多孔坚硬固体，一般用于冶炼金属以及生产水煤气。 木炭：灰黑色 、多孔性固体，一般用于燃料、火药的制作 活性炭：黑色、多孔性颗粒或粉末，一般用于防毒面具中过滤空气，水净化
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蓝丝黛尔石
蓝丝黛尔石和钻石相同，也是由碳原子组成，但排列方式不同。
模拟结果显示，蓝丝黛尔石可经受的压力比钻石高58%，也就是比钻 石硬一半以上。蓝丝黛尔石在自然界中很稀少。 钻石又因晶体结构及特性称作六方金刚石。 蓝丝黛尔石是一种六方晶 系的金刚石，属于碳同素异形体的一种构形，是流星上的石墨在坠入 地球时所形成。 撞击时的巨大压力及热量改变石墨构形形成金刚石， 却又保留了石墨的平行六边形晶格，并构成了立方的六方晶格。
• * 钻石是人类已知最硬的矿石；石墨却是最软的矿石之一。 • * 钻石是终极的研磨剂；石墨却是非常好的润滑剂。 • * 钻石是一流的绝缘体；石墨却是良导体。 • * 钻石通常是透明的；石墨却是不透光的。 • * 钻石的结晶是六方晶系；石墨却是立方晶系。 • * 钻石的价值昴贵；石墨却是普通。
•
• 不定形碳及碳纳米管
碳的同素异形体碳
·石碳墨是一种很常见的元素，它以多
·钻种石形（式金广刚泛石存）在于大气和地壳和 ·C-生60物（之富中勒。烯碳、单足质球很烯早）就被人认 ·碳纳米管
识和利用，碳的一系列化合物— ·蓝丝黛尔石 ·直—链有乙机炔物碳更是生命的根本。
·[无定形碳（内部结构为石墨）]
自然界中C的存在形式主要为气态 和固态。碳同素异形体指的是元素 碳的同素异形体，即纯碳元素所能 构成的各种不同的分子结构。
• * 不定形碳是最容易合成的材料之一；碳纳米管却需极端高昴的成本才能制得。 • * 不定形碳是完全等方向扩展的材料；碳纳米管却是只有一个方向前后延伸的材料。
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石墨
石墨是一种深灰色有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。石墨属于混
合型晶体，既有原子晶体的性质又有分子晶体的性质。质软，有滑腻感， 具有优良的导电性能。熔沸点高。石墨分子中每一个碳原子只与其他三 个碳原子以共价键连接，以较强的力结合，形成了一种层状的结构，而 层与层之间的结合力较小，因此石墨可以作为润滑剂。用途是制作铅笔， 电极，电车缆线等。