碳化学
碳的相关化学方程式
碳的相关化学方程式
碳是一种常见的元素，它在自然界中存在着多种化学反应。
以下是一些与碳相关的化学方程式的例子：
1. 燃烧反应
碳与氧气发生剧烈燃烧反应，产生二氧化碳和能量。
化学方程式：C + O2 → CO2
这个方程式表示，一个碳原子与一个氧气分子反应，生成一个二氧化碳分子。
2. 碳酸化反应
碳酸化是指碳与一些物质反应生成碳酸盐的过程。
例如，碳与氢氧化钠反应，生成碳酸钠和氢气。
化学方程式：2NaOH + C → Na2CO3 + H2
这个方程式表示，两个氢氧化钠分子与一个碳原子反应，生成一个碳酸钠分子和一个氢气分子。
3. 脱羧反应
碳酸盐可以通过碳酸的脱羧反应生成二氧化碳和相应的金属氧化物。
例如，碳酸钙可以脱羧，产生二氧化碳和氧化钙。
化学方程式：CaCO3 → CO2 + CaO
这个方程式表示，一个碳酸钙分子脱羧，生成一个二氧化碳分子和一个氧化钙分子。
4. 碳与酸反应
碳可以与酸反应，生成相应的盐和二氧化碳。
例如，碳与硫酸反应，生成二氧化碳和硫酸盐。
化学方程式：C + H2SO4 → CO2 + H2O + SO2
这个方程式表示，一个碳原子与一个硫酸分子反应，生成一个二氧化碳分子、一个水分子和一个二氧化硫分子。
以上是一些与碳相关的化学方程式的例子。
这些方程式描述了碳在不同反应中的重要角色和转化过程。
碳的物理性质和化学性质
碳的物理性质和化学性质
物理性质：碳在室温下为紫红色固态分子晶体，有微弱荧光碳的密度为1.68g/cm^3 C60不溶于水，在正己烷、苯、二硫化碳、四氯化碳等非极性溶剂中有一定的溶解性; 碳常态下不导电。
因为碳大得可以将其他原子放进它内部，并影响其物理性质，因而不可导电。
碳具有超导性，是一种不含金属的软铁磁性材料
碳的化学性质
1.碳的可燃性。
点燃
C + O2======== C02(碳充分燃烧)
点燃
2C + O2======== 2C0 (碳不充分燃烧)
2.碳的还原性(用于冶金工业)。
高温
CuO+ C ======== 2Cu +C02 ↑
现象：(1)有红色固体生成。
(2)产生使澄清石灰水变浑浊的气体。
高温
CO2+C======= 2C0。
初中碳化学教案
目标：让学生了解碳的特性、结构和重要性，掌握碳的基本知识和在生活中的应用。
一、导入：
1. 引入碳的重要性，并讨论碳在自然界和生活中的作用。
2. 提出问题：什么是碳？碳的结构特点是什么？
二、学习内容：
1. 碳的特性和结构：
a. 碳是化学元素周期表中的第六位元素，化学符号为C。
b. 碳有四个氢原子和四个单键，形成稳定的结构。
c. 碳的晶体结构包括金刚石和石墨。
2. 碳的种类和性质：
a. 金刚石：硬度极高，是最坚硬的物质之一。
b. 石墨：导电性强，是铅笔芯的主要成分。
3. 碳的应用：
a. 金刚石用于切割、磨削和钻井等领域。
b. 石墨用于制造铅笔、润滑剂等产品。
三、实践活动：
1. 给学生分发碳的相关材料，让他们观察并描述碳的结构特点。
2. 组织学生进行小组探究活动，让他们发现碳的不同形态和性质。
四、总结：
1. 回顾学习内容，强调碳在生活中的重要性。
2. 提醒学生关注碳的环境和健康影响，促进环保意识。
五、作业：
1. 完成有关碳的练习题，巩固所学知识。
2. 调查并总结碳的其他应用场景，并撰写小结。
1. 鼓励学生了解碳的新技术和研究进展，拓展碳化学领域。
2. 组织学生参观有关碳素材料的生产和应用企业，增强实践经验。
本教案设计旨在通过多种方式激发学生对碳化学的兴趣，引导他们深入了解碳的结构、性质和应用，培养学生的科学思维和实践能力。
希望能帮助学生建立对碳化学的基本认识，进一步探索碳素材料的神奇世界。
化学碳知识点总结
化学碳知识点总结一、碳的基本性质1. 碳的原子序数为6，原子量为12。
在元素周期表中，属于第14组，第2周期的元素。
2. 碳的均数价数为4，具有四个价电子。
由于碳原子有4个价电子，所以碳原子能形成很多的共价键。
3. 碳的最稳定的同素体是晶格石墨，属于六角晶系，是一种黏土状的物质。
二、碳的同素异形体1. 碳的同素异形体是指同一种元素在不同形态下的存在。
碳的同素异形体有晶格石墨、金刚石、纳米碳管等。
2. 晶格石墨是由由层状六角环结构的一种黏土状物质，由多个平行的芳香烃片层叠而成。
3. 金刚石是由纯净的碳原子网格所构成的，由于每个碳原子都与四个邻居原子形成共价键，因此金刚石具有非常高的硬度。
4. 纳米碳管是由碳原子通过卷曲而成的一种新型碳材料，具有很高的强度和导电性能。
三、碳的化学性质1. 碳是一种非金属元素，其化学性质比较稳定，不容易与其他物质发生化学反应。
2. 碳具有较强的共价键结合能力，因此它形成的化合物稳定性较高。
3. 碳化合物中，碳的价态可以是+4，也可以是-4，因此碳形成的化合物种类繁多。
4. 碳是生命的基础，几乎所有有机物均包含碳的巨大化学活性。
生物体内的很多重要的有机化合物，如葡萄糖、脂肪酸、蛋白质和DNA等都是由碳构成的。
四、碳的化合物1. 由于碳的特殊价态和共价键结合能力，使得碳能形成非常丰富的化合物，主要有有机化合物和无机化合物两大类。
2. 有机化合物是指含有碳原子的化合物，其分子结构中含有碳—碳键或碳—氢键。
通常包括烃、醇、醛、酮、羧酸、酯、醚等。
3. 无机化合物是指不含有碳—碳键的化合物，如二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐等。
五、碳的应用1. 金刚石是一种非常硬的材料，可以用于制造切削工具、砂轮、钻头等。
2. 纳米碳管具有很高的强度和导电性能，可以用于制造电子器件、纳米材料等。
3. 晶格石墨是一种很好的润滑剂，可以用于制造润滑油、化妆品等。
4. 碳还可以用于制造炭笔、炭块、煤球等，用作燃料或者制造制品。
化学辅导之碳的知识点有哪些
化学辅导之碳的知识点有哪些碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。
碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。
下面是小编给大家带来的化学辅导之碳的知识点，欢迎大家阅读参考，我们一起来看看吧!初中化学知识点：碳的性质概述：碳是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。
拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。
汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成，从“炭”字音。
碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。
碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。
生物体内大多数分子都含有碳元素。
a)稳定性：在常温下碳的化学性质稳定，点燃或高温的条件下能发生化学反应b)可燃性：碳的存在形式是多种多样的，有晶态单质碳如金刚石、石墨;有无定形碳如煤;有复杂的有机化合物如动植物等;碳酸盐如大理石等。
单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。
高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同，各有各的外观、密度、熔点等。
碳的化学性质：1.稳定性：在常温下碳的化学性质稳定，点燃或高温的条件下能发生化学反应2.可燃性：氧气充足的条件下：C+O2CO2 氧气不充分的条件下： 2C+O23.还原性：木炭还原氧化铜：C+2CuO2Cu+CO2↑ 焦炭还原氧化铁：3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑ 焦炭还原四氧化三铁：2C+Fe3O43Fe+2CO2↑ 木炭与二氧化碳的反应：C+CO2CO◎ 碳的性质的知识点拨碳”与“炭”的区别：“碳”是一种核电荷数为6的非金属元素，而“炭” 一般是指由石墨的微小晶体和少量杂质组成的混合物，如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。
在说明碳元素时，用“碳”表示，如碳单质、二氧化碳、碳酸等;在说明含石墨的无定形碳时，用“炭”表示，如木炭、焦炭等。
碳燃烧生成物的判断：氧气量充足时，碳充分燃烧：C+O2CO2 氧气量不充足时，碳不充分燃烧：2C+O22CO初中化学知识点：活性炭和木炭的结构和用途定义：木炭、活性炭、炭黑、焦炭是由石墨的微小晶体和少址杂质构成的，均属混合物。
碳的化学用语
碳的化学用语碳是一种非常重要的元素，它可以完成许多复杂的化学反应。
它也是生命最基本的建筑材料。
因此，研究碳及其相关物质的化学反应对于我们了解自然界以及如何利用自然资源来解决人类社会面临的问题是至关重要的。
碳作为一种元素，在化学上有很多种用语。
“碳”一词本身指的是一种晶体状的熔点较低的元素，而“碳”二词本身则指它所属的一类元素，即包括碳、硅、氮、磷、氧等在内的元素类别。
要研究碳的化学用语，首先要了解碳本身的性质。
碳本身是一种非金属元素，其原子团簇中有4个气态原子，其中2个位在C原子的两个端，另外2个原子位在C原子的空间坐标上。
这种特殊的气态原子结构使得碳原子分子具有极强的化学稳定性和能够完成复杂的试验反应的特点。
碳的常用化学用语主要有碳氢化合物、碳氮化合物、碳硅化合物和碳磷化合物等。
碳氢化合物是由碳原子和氢原子组成的一类物质，它们可以分为烷烃、烯烃、芳香族烃和其它类型烃。
烷烃是由长链烷基组成的烃，它们有着特殊的物理性质和化学特性，最常见的有甲烷、丙烷和乙烷等。
烯烃同样是由链状烷基组成的烃，但它们具有极性特性，最常见的有丁烯、异丁烯和异戊烯等。
芳香族烃是一类非常重要的有机物，它们具有芳香味，并具有类似烯烃的极性性质，最常见的有苯、甲苯和乙苯等。
碳氮化合物是一类有机物，主要由碳原子和氮原子组成，它们具有极强的化学性质，并具有非常重要的生物活性。
常见的有氨基酸、脂肪酸和核酸等。
碳硅化合物是一类碳原子和硅原子组成的化合物，它们在物理层面具有特殊的性质，比如可以制造出半导体和太阳能电池等能源转换装置，极大地推动了能源技术的发展。
常见的有硅烷、硅氮化合物、滑石和硅酸盐等。
碳磷化合物是由碳原子和磷原子组成的一类有机物，它们在生物体内构成了人体的物质基础，比如DNA、RNA、脂肪酸和多糖等。
同时，由于其具有极其特殊的性质，碳磷化合物也延伸到了生物、化工和药物领域，并拥有多种应用，比如制造生物活性药物、高性能润滑油和高分子材料等。
初中化学碳和碳的氧化物常见方程式
初中化学碳和碳的氧化物常见方程式
(1)碳的化学性质
碳在氧气中充分燃烧：C + O2 点燃 CO2
木炭还原氧化铜：C+ 2CuO 高温 2Cu + CO2↑
焦炭还原氧化铁：3C+ 2Fe2O3 高温 4Fe + 3CO2↑
(2)煤炉中发生的三个反应：(几个化合反应)
煤炉的底层：C + O2 点燃 CO2
煤炉的中层：CO2 + C 高温 2CO
煤炉的上部蓝色火焰的产生：2CO + O2 点燃 2CO2
(3)二氧化碳的制法与性质：
大理石与稀盐酸反应(实验室制二氧化碳)：
CaCO3 + 2HCl == CaCl2 + H2O + CO2↑
碳酸不稳定而分解：H2CO3 == H2O + CO2↑
二氧化碳可溶于水： H2O + CO2== H2CO3
高温煅烧石灰石(工业制二氧化碳)：CaCO3 高温 CaO + CO2↑石灰水与二氧化碳反应(鉴别二氧化碳)：
Ca(OH)2 + CO2 === CaCO3 ↓+ H2O
(4)一氧化碳的性质：
一氧化碳还原氧化铜：CO+ CuO 加热 Cu + CO2
一氧化碳的可燃性：2CO + O2 点燃 2CO2
其它反应：
碳酸钠与稀盐酸反应(灭火器的原理):
Na2CO3 + 2HCl == 2NaCl + H2O + CO2↑。
碳的化学名称
碳的化学名称碳的化学名称为"碳"，是化学元素周期表中的第六个元素，原子序数为6，原子量为12.01。
碳是自然界中广泛存在的元素之一，其在地壳中的含量仅次于氧，居第四位。
碳具有丰富的化学性质，是有机化合物的基础，也是生命的基石。
碳的化学性质主要表现在其能够形成多种稳定的化合价，包括+4、+3、+2和-4。
其中，碳的+4价最为常见，形成的化合物为无机碳酸盐，如碳酸钙（CaCO3）和碳酸铁（FeCO3）。
碳的+3价较少见，形成的化合物包括氰化物（如氢氰酸HCN）、氯化三价碳（CCl3Cl）等。
碳的+2价形成的化合物为碳酸酯（如二甲基碳酸二甲酯，简称DMC），具有较高的化学反应活性。
碳的-4价形成的化合物为碳化物，如碳化钙（CaC2）和碳化硅（SiC）。
除了形成不同化合价的化合物外，碳还能形成多种键型，包括共价键和金属键。
共价键是碳最常见的键型，其形成的共价化合物数量庞大，如甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）等。
金属键则是碳与某些金属元素形成的特殊键型，如四氢化钠（NaC2H2）中的碳-钠键。
碳的化学性质还体现在其能够形成多种同素异形体。
其中，最为重要的是钻石和石墨。
钻石是由纯净的碳元素组成，具有硬度高、熔点高的特点，是人们喜爱的宝石之一。
石墨也是由纯净的碳元素组成，具有导电性和润滑性，广泛应用于铅笔芯、润滑剂等领域。
碳的化学性质还表现在其能够形成大分子有机化合物，如聚合物。
聚合物是由许多单体分子通过共价键连接而成的高分子化合物，其中最为重要的是聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）。
这些聚合物具有良好的物理性质和化学稳定性，广泛应用于包装材料、塑料制品等领域。
除了以上常见的化学性质外，碳还具有较为特殊的化学性质，如碳的同位素碳-14具有放射性，被广泛应用于放射性测定和碳年代测定等领域。
总结起来，碳作为化学元素周期表中的重要元素之一，具有丰富的化学性质。
它能够形成多种化合价和键型，能够形成多种同素异形体，还能够形成大分子聚合物。
化学中的碳与炭
化学中的碳与炭
碳：一种非金属元素，符号C，位于元素周期表的第二周期IV A 族，原子量为12。
碳指的是一种元素，由碳元素组成的单质为非晶态碳。
石墨、金刚石、无定形碳等同素异形体是由碳元素组成的。
碳元素的单质在自然界中主要以有机物未完全燃烧而形成的炭黑的形式出现。
碳元素的化合物主要以有机物的形式出现，碳元素与其他元素结合形成有机化合物的大家族。
炭：把木材和空气隔绝，经不完全燃烧得到的一种黑色物质。
炭是一种混合物，主要存在形式有：
1、木炭：是一种多孔性物质，多孔性物质的表面积必然很大。
物质的表面积越大，它吸附其他物质的分子也就越多，吸附能力也就越强烈。
2、活性炭：如果在制取木炭时不断地通入高温水蒸气，除去沾附在木炭表面的油质，使内部的无数管道通畅，那么木炭的表面积就会更大。
经过这样加工的木炭，叫做活性炭。
活性炭比木炭有更强的吸附能力。
3、焦炭：烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭。
4、炭黑：有机物在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。
由天然气制成的称“气黑”，由油类制成的称“灯黑”，由乙炔制成的称“乙炔黑”。
碳的化学性质
碳的化学性质碳是化学元素周期表中的第六个元素，原子序数为6，原子量为12.01。
它是地球上最丰富的元素之一，以固体形式存在于自然界中，主要形式有石墨、炭和钻石。
碳具有多种化学性质，使其在我们的生活和工业中具有广泛的应用。
首先，碳具有很强的化学稳定性。
它能够在许多温度和环境条件下稳定存在。
这使得我们能够利用碳进行高温的煅烧和热处理，从而制备出具有特殊物理和化学性质的材料。
例如，通过高温煅烧石墨，可以制备出硬而脆的材料，用于制造高温耐火材料和陶瓷等。
其次，碳具有较高的燃烧性。
碳在氧气存在下可以发生燃烧反应，释放出大量的热能。
这使得碳成为许多能源的重要组成部分。
例如，燃烧木材和煤炭时，其中的碳会与氧气反应，释放出热能，供人们使用。
此外，由碳制成的燃料，如石油、天然气和柴油，也是我们日常生活和工业生产中必不可少的能源来源。
除了燃烧性外，碳还具有不同的氧化性质。
在强氧化剂的作用下，碳可以发生氧化反应，形成二氧化碳或一氧化碳。
例如，当碳与氧气充分反应时，生成二氧化碳；而在氧气不足的情况下，碳与氧气反应生成一氧化碳。
这些氧化反应有着广泛的应用。
二氧化碳是温室效应的主要原因之一，一氧化碳则是有毒气体，常用于工业生产中的一些化学反应。
此外，碳还表现出一些特殊的化学性质。
例如，碳具有四个价电子，可以与其他元素形成共价键。
这使得碳可以构成广泛的有机化合物，其中包括人体中的蛋白质、脂肪和碳水化合物等。
有机化合物是生物体的重要组成部分，对于维持生命活动具有重要的作用。
总而言之，碳具有多种化学性质，使得它在人类的生活和工业中具有广泛的应用。
它的化学稳定性、燃烧性和氧化性为人们提供了丰富的能源资源；而碳的共价性质则为有机化合物的合成和生命的存在提供了基础。
随着科学技术的不断进步，人们对碳的化学性质也有了更加深入的了解，并将其应用于更多领域，如材料科学、能源技术和生物医药等。
希望未来能够进一步发掘碳的潜力，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
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第六章：P区元素来自防水防油剂 如氟化石墨的表面自由能和聚四氟乙烯相近或略 低，显示了极强的疏水性。因此，可利用此疏水性预 防因水而引起的润滑和污染附着。在镀镍时，如使Ni 和氟化石墨共析，可得防水性极强的金属表面。
石墨复合磁粉 将铁盐插入石墨层间可制得石墨复合磁粉，其磁 性能优于γ-Fe2O3磁粉，用作磁记录介质，可增大对带 基附着力、减小对磁头的磨损、提高其防潮性能及温 度稳定性。
第六章：P区元素
下面从热力学分析入手，预计合成人造金刚石的最低温 度与压力。 解：首先估算一下在恒定温度下(298 K)，压力对石墨转 化为金刚石的影响。 石墨的标准生成吉布斯自由能 △fGm ＝0， 金刚石的 △fGm ＝2.900 kJ·mol－1， 故在298 K和100 kPa下反应， C(石墨) C(金刚石) △rGm ＝2.900 kJ·mol－1， △rGm ＞0， 在标准状态下该反应不能自发进行。 但金刚石(3.515 g·cm－3)的密度比石墨(2.260 g·cm－3)的 大，所以上述反应是一体积缩小的反应，尽管固相反应受压 强影响很小，但是加压显然对上述反应是有利的。
热解
甲基
热解
石墨
气相合成法又可分为 热丝CVD法 等离子体化学气相沉积法(PCVD法) 燃烧火焰法
第六章：P区元素
金刚石(表面)
热丝CVD法
PCVD法
金刚石的三种气相合成法
火焰法
第六章：P区元素
在上述方法中，石墨转化法所得的金刚石往往是细粒 乃至粉末，使用时往往需烧结。此外，产品中还含有未反 应的石墨、催化剂等杂质，因此还需提纯。这种产品主要 用于精密机械制造领域。要用该法合成大粒径的金刚石单 晶，使之能与天然金刚石比美，至少目前是不可能的。这 方面的突破有待理论的发展。 气相法成功地制成了膜状金刚石，使金刚石的应用范 围大大扩展，因为高温高压合成的金刚石及天然金刚石的 应用只是利用其高硬度特性，其他优异的特性均因形态的 限制而未能得到很好的开发和利用。膜状金刚石必然会进 入半导体工业、电子工业及光学等领域。因此，气相法合 成膜状金刚石方兴未艾，具有十分美好的前景。
第六章：P区元素
恒温下热力学上计算压力变化对△ G 的影响的公式 如下： △Gp2－△Gp1＝△V(p2－p1) 在p1＝100 kPa下，△Gp1＝2.796 kJ·mol－1、在p2压 力下 , 要石墨转变成金刚石的反应可以自发进行 , 则 △Gp2≤0，故有： p2＝－(△Gp1/△V) ＋ p1 将数据代入解得，p2＝1.5×109 Pa。 这一估算表明，只有压力在大于1.5 GPa的条件下， 才有可能使上述反应进行。
第六章：P区元素
3 碳纤维
碳纤维是由有机纤维经炭化及石墨化处理而得 到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石 墨，是乱层石墨结构。
碳纤维的制备
目前应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤 维和沥青碳纤维。 碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化(预氧化)、 炭化及石墨化等4个过程。其间伴随的化学变化，包 括脱氢、环化、氧化及脱氧等。
第六章：P区元素
★石墨层间化合物的功能与应用 石墨层间化合物的性质因嵌入物不同、阶数不 同而不同，因而其功能及应用是多方面的，主要可 用于 : 轻型高导电材料、电极材料、新型催化剂、 固体润滑剂、贮氢及同位素分离材料、防水防油剂 等。
第六章：P区元素
电极材料 石墨间隙化合物的电阻比石墨本身还低，在垂直方向 降低了约 10 倍，沿石墨层水平方向降低了近 100 倍。而且 间隙化合物具有与真正的金属一样的电阻，即电阻率 随 温度升高而升高。如C8K在90 K时，＝0.768 ·cm－1，在 285 K时，＝1.02 ·cm－1。 石墨层间化合物适宜作电极。以氟化石墨为正极，锂 为负极的一次电池已工业化。电池反应为: 正极: (CF)n＋ne nC＋nF－ 负极: nLi nLi＋＋ne 总反应: nLi＋(CF)n nLiF＋nC 该电池具有体积小、重量轻、超电势高(3V)、能量密 度高、贮藏性好等特性。
第六章：P区元素
1 金刚石
金刚石主要用于精密机 械制造、电子工业、光学工 业、半导体工业及化学工业。 天然金刚石稀少，只限于用 作装饰品，因此人工合成金 刚石正在成为碳素材料中的 重要研究开发领域。
第六章：P区元素
金刚石的合成 金刚石合成已有四十多年的历史。已报道的合成方 法大致可分为两类:
(a)
(b)
第六章：P区元素
在共价型石墨层间化合 物中，嵌入物与基质碳原子 间的化学键是共价键。 一般而言，共价型石墨 的层平面要变形。 例如, 氟化石墨, 其碳 原子层是折皱的 , 折皱面内 各碳原子以 sp3 杂化轨道与其 他 3 个碳原子及 1 个氟原子结 合，C－C键长与一般C－C单 键相 等 , 层间 距 为 730 pm, 比未插入层增大一倍多。
第六章：P区元素
轻型高导电材料 石墨层间化合物的电导率比石墨更高，有的超 过了铜(电导率为5.3×107 S· m－l)，且这些物质的密 度比一般金属低，故作为轻型导电材料受到青睬。 固体润滑剂 用氟化石墨作固体润滑剂，具有在高温、真空 或氧化还原气氛中保持好的润滑性能的优点 ( 而一 般的石墨存在润滑性能下降的缺陷 ) 。这是由于氟 化石墨的层面由 C － F 键构成，其表面能极小，容 易滑动之故。
第六章：P区元素
★石墨层间化合物的类型
石墨层间化合物按基质－嵌入物间的化学键分类，可 分为离子型和共价型两大类。 在离子型化合物中，碱金属之类的插入物形成向石墨 提供电子的层间化合物，称为施主型；插入物为卤素、卤 化物时，形成从石墨得到电子的层间化合物，称为受主型 化合物。 由高温直接氟化反应得到的氟化石墨及由 HClO4等强 氧化剂在100 ℃以下的低温合成的氧化石墨 (含O及OH)， 基质－嵌入物间具有共价键，称共价型层间化合物。
★石墨转化法 C(石墨) C(金刚石) △rHm＝1.828 kJ· mol－1 △rGm ＝2.796 kJ· mol－1 △rSm＝－3.25 J· mol－1·K－1 常温常压下石墨转化为金刚石是非自发的，但根据 △ rGm ＝△ rHm －T△ rSm 可见，在高温和高压 (由疏松到 致密)下可能实现这种转化。其温度和压力条件因催化剂的 种类不同而不同。
第六章：P区元素
★石墨层间化合物的合成
合成方法主要有直接合成法和电化学法。 直接合成法是使石墨与反应物直接接触反应。 电化学法是将石墨作为阳极，反应物的电解质溶液 作电解液进行电解而制备石墨层间化合物的方法。
第六章：P区元素
★石墨层间化合物的结构
离子型石墨层间化合物中碳原子基本保持石 墨的平面层状结构，插入层的层间距增大，未插 入层的层间距无变化。石墨层间化合物按插入层 的分布分为不同的阶数 : 一阶化合物每隔 1个碳原 子层插入1层反应物，如C8K; 二阶为每隔2层插入 1层反应物，如C24K; 三阶为每隔 3层插入1层反应 物，如C36K……(下图)，依此类推。据报道已有阶 数为15的层间化合物。右图示出C8K的晶格和K原 子的三角形位置。
第六章：P区元素
聚丙烯腈碳纤维的合成
第六章：P区元素
碳纤维的性质及其应用
碳纤维具有模量高、强度大、密度小、耐高温、抗 疲劳、抗腐蚀、自润滑等优异性能。从航天、航空、航 海等高技术产业到汽车、建筑、轻工等民用工业的各个 领域正逐渐得到越来越广泛的应用。主要用于导电、隔 热、过滤等方面。 碳纤维增强复合材料作结构材料 , 可作飞机的尾翼 或副翼 , 通信卫星的天线系统和导波管、航天飞机的货 舱门、燃料箱、助推火箭的外壳。在建筑方面，可作碳 纤维增强水泥地板，并有取代钢筋的可能性。 作为非结构材料, 碳纤维复合材料可作密封材料、耐 磨材料、隔热材料、电极材料。
245.6pm
第六章：P区元素
石墨的碳原子层间有较大的空隙，容易插入电 离能小的碱金属和电子亲和能大的卤素、卤化物 及酸等，从而形成石墨层间化合物(GIC)。
第六章：P区元素
石墨层间化合物
石墨的碳原子层间有较大的空隙，容易插入电 离能小的碱金属和电子亲和能大的卤素、卤化物及 酸等，从而形成石墨层间化合物(GIC)。
第六章：P区元素
气相合成法(CVD法)
气相法是用含碳气态物质作碳源，产物往往是附在基体上 的金刚石薄膜。研究表明，含碳气态物质在一定的高温下分解 出的甲基自由基，甲基自由基相当于金刚石的活性种子。因为 金刚石中的碳处于 sp3 杂化状态，甲基中的碳也处于 sp3 杂化状 态，甲基自由基分解后便以金刚石的形式析出。 原料气 碳氢化合物
第六章：P区元素
石墨转化法
分为静态超高压高温法和动态法两种。
静态超高压高温法 用高压设备压缩传压介质产 生3～10 GPa的超高压，并利用电流通过发热体，将合成腔 加热到1 000～2 000℃高温。其优点是能较长时间保持稳定 的高温高压条件，易于控制。该法可得到磨料级金刚石，但 设备技术要求高。 动态法 利用动态波促使石墨直接转变成金刚石。 动态冲击波可由爆炸、强放电和高速碰撞等瞬时产生，在被 冲击介质中可同时产生高温高压，使石墨转化为金刚石。该 法作用时间短 (仅几微秒 )，压力及温度不能分别加以控制， 但装置相对简单，单次装料多，因而产量高。产品为微粉金 刚石，可通过烧结成大颗粒多晶体，但质量较差。
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