碳為什么能“七十二變”
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為什么
小朋友們,你們看過西游記嗎?唐僧師徒四人歷經九九八十一難最終取得了真經,其中最厲害的是誰,毫無疑問是孫悟空,他會七十二變,一路降妖除魔??墒谴蠹抑捞紴槭裁匆材?ldquo;七十二變”嗎?難道他是孫悟空的化身,下面就由小編來給大家解答一下疑惑吧。
碳原子具有很強的“化學牽手”鍵合能力,可以通過三種化學鍵,即單鍵、雙鍵和三鍵,形成許許多多不同的結構。僅僅由碳原子就可以組成結構和性質完全不同的金剛石、石墨、石墨烯、碳60、碳納米管等碳單質。這種由相同元素組成的不同形態的單質又叫同素異形體。
在金剛石的晶體里,每個碳原子都被相鄰的四個碳原子包圍,以共價鍵同這四個碳原子結合成為正四面體結構。而石墨的晶體是層狀結構,在每一層內,每一個碳原子都以共價鍵與其他三個碳原子結合,排列成平面的六角形的層狀結構。石墨烯就是單層的石墨,現在已可人工制得,具有極其廣泛的用途。
任何一種單質碳都可以在人們創造的條件下,如同孫悟空的“七十二變”那樣變來變去。通過加熱、高溫再結晶等方法可以將木炭轉化為石墨;石墨在高溫高壓下又可以轉化為金剛石;在電弧放電作用下,石墨可以形成單個或眾多的碳原子,如果讓它們重新生長,在不同的條件下可以形成石墨烯、碳60、碳納米管等碳的同素異形體。
碳60是由60個碳原子形成的封閉籠狀分子,就像一個足球一樣??茖W家還發現了許多由碳元素組成的單質物質,以球狀、橢圓狀或管狀結構存在。這些物質結構奇異,好像一些設計精巧的建筑物,因此被以建筑大師富勒的名字命名,稱為富勒烯。其中柱狀或管狀的分子又叫作碳納米管或巴基管。