一些杂质)属于无定形碳。由于木炭等内部的碳原子排列不规则,所以没有一定的结晶外
形,而像金刚石、石墨一类物质由于组成它们的碳原子有规则地排列在空间的一定点上
有一定的几何形状称为晶体。
大家知道,金刚石是现有物质中最硬的一种,人们用它来裁玻璃或者装在钻探机的钻
头上用来钻穿坚硬的岩石以期测地下矿藏;石墨则很软,只要用指甲在它上面刻划就会出
现划痕把它划在纸上时,也会留下黑色的痕迹(铅笔的笔芯就是用石墨和少量粘土制成
的)。金刚石和石墨都是由纯碳组成的物质,为什么在性质上会截然不同呢?这是因为它
们的结晶构造不同,或者说内部的碳原子排列不同。
用X射线射分析法测知,在金刚石中碳原子是交错整齐地排列成立体结构。每一个
碳原子以1.540(埃)的共价键与四个等距离的碳原子相连结,构成一个正四面体(如图2
1所示)。由于金刚石晶格碳原子这样有规则的排列所以成为最硬的物质。
石墨中碳原子的排列与金刚石不同。石墨在品体学分类上属于六方晶系,理想的石墨
是由许多叠合的层面所组成。每一层碳原子分布在正六角形平面的顶角上,三个相邻的碳
原子以共价键连结,成为一个二度空间的平面网,叫做基面。叠在一起的相邻基面互相错
开,上面一层有一个碳原子处在下面一层碳原子六角网格的中央(如图2-2所示),每隔一
层,碳原子的位置相同,成为 ARARAN…的三度空间排列,每层之间的结合力很小,就像
一付费起来的扑克牌一样,很容易滑动散开,。
排列及晶体结构
那么,炭黑粒子内部结构又是怎样的呢?对炭黑粒子内部结构的X射线衍射研究证明
(而且过去也是这样认为的),炭黑粒子中的碳原子同样是以六角平面构成二度有序的层平
面(基面)的网状排列。六角形排列的原子间距正是石墨的间距(1.420),这样的层平面,排
成3-5层(乙快炭黑则在6-7层之间)。
