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實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單上色導(dǎo)電,石墨導(dǎo)電

簡(jiǎn)單

石墨也一樣，它導(dǎo)電也是跟它結(jié)構(gòu)有關(guān) 。石墨就是典型的混合型晶型 。我們先來看石墨結(jié)構(gòu)石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，黑色小球就是碳原子，同一層碳原子以共價(jià)鍵相連，層與層之間以分子間作用力連在一起，距離約為335pm 。所以，石墨碳原子間形成的大π鍵可以運(yùn)動(dòng)，就想金屬鍵的電子一樣 。
為什么石墨會(huì)導(dǎo)電？

實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單上色導(dǎo)電,石墨導(dǎo)電


我們?cè)诔踔袆偨佑|化學(xué)就經(jīng)常聽到，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì) 。石墨也一樣，它導(dǎo)電也是跟它結(jié)構(gòu)有關(guān) 。高中化學(xué)，我們簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)了分子晶體、原子晶體、離子晶體和金屬晶體 。事實(shí)上，這幾類晶體都是人為定義的，這幾種晶體間沒有明顯界限，三種晶體存在相互關(guān)系，各自也含有對(duì)方成分 。所以，也形成了一些過渡性鍵型 。石墨就是典型的混合型晶型 。
我們先來看石墨結(jié)構(gòu)石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，黑色小球就是碳原子，同一層碳原子以共價(jià)鍵相連，層與層之間以分子間作用力連在一起，距離約為335pm 。我們知道，碳原子的價(jià)層電子數(shù)是4個(gè) 。但是，上圖中，每個(gè)碳原子只成3個(gè)鍵 。我們看同一層，同一層中的一個(gè)碳原子采用sp2雜化，三個(gè)sp2雜化軌道和鄰近的碳原子以共價(jià)鍵連在一起，sp2雜化軌道鍵角為120o 。
所以，圖中同層碳原子之間形成正六邊形 。并且，sp2雜化軌道是平面 。因此，圖中的每一層是平面 。然而，每個(gè)碳原子采用sp2雜化軌道都剩下一個(gè)2p電子 。通過sp2雜化軌道電子云圖，我們可以知道，這個(gè)2p軌道都垂直于sp2雜化軌道平面，且相互平行，相互平行的p電子軌道形成π鍵，由于同一層含有許多個(gè)碳原子，含有許多2p電子軌道，因此，所有的2p軌道都參與形成π鍵，這種含有很多個(gè)原子的π鍵叫做大π鍵 。
【實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單上色導(dǎo)電,石墨導(dǎo)電】我們高中學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)接觸的更多是乙烯一類的π鍵，這類π鍵都局限在兩個(gè)碳之間，也叫定域π鍵 。但是，剛才說了，大π鍵并不是局限于兩個(gè)原子之間，而是涉及很多原子，可以在多個(gè)原子間運(yùn)動(dòng)，也叫離域π鍵 。所以，石墨碳原子間形成的大π鍵可以運(yùn)動(dòng)，就想金屬鍵的電子一樣 。所以，它具有導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性 。由于層與層之間由分子間作用力連起來，導(dǎo)致它的作用力較弱，所以層與層之間可以滑動(dòng)，表現(xiàn)為潤(rùn)滑性 。

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