石墨怎么变成金刚石

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高温高压下改变原子排列,可以使石墨变成金刚石。
金刚石和石墨的化学成分都是碳(C),称“同素异形体”。从这种称呼可以知道它们具有相同的“质”,但“形”或“性”却不同,且有天壤之别,金刚石是目前最硬的物质,而石墨却是最软的物质之一。
石墨在高温高压的状态下是可以变成金刚石的,但只是吸热是变不成金刚石的。1938年学者罗西尼通过热力学计算,奠定了合成金刚石的理论基础,算出要使石墨变成金刚石,至少要在15000个大气压、摄氏1500度的高温条件下才可以,到50-60年代建成了能达到上述条件的仪器装置。石墨在5-6万大气压((5-6)×103MPa)及摄氏1000至2000度高温下,再用金属铁、钴、镍等做催化剂,可使石墨转变成金刚石。

拓展资料:

金刚石俗称"金刚钻"。也就是我们常说的钻石的原身,它是一种由碳元素组成的矿物,是自然界由单质元素组成的粒子物质,是碳同素异形体(金刚石,石墨烯,富勒烯,碳纳米管,蓝丝黛尔石等)。

金刚石是目前在地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质,同时金刚石不是只有在地球才有产出,现发现在天体陨落的陨石中也有金刚石的生成态相。

金刚石的用途非常广泛,例如:工艺品和工业中的切割工具。

石墨可以在高温、高压下形*造金刚石, 也是贵重宝石。中国也拥有制造金刚石的技术 。需要注意,石墨与金刚石物理性质完全不同。

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高温高压下改变原子排列,可以使石墨变成金刚石。即石墨在5-6万大气压((5-6)×103MPa)及摄氏1000至2000度高温下,再用金属铁、钴、镍等做催化剂,可使石墨转变成金刚石。

金刚石和石墨的化学成分都是碳(C),称“同素异形体”。从这种称呼可以知道它们具有相同的“质”,但“形”或“性”却不同,且有天壤之别,金刚石是目前最硬的物质,而石墨却是最软的物质之一。石墨在高温高压的状态下是可以变成金刚石的,但只是吸热是变不成金刚石的。1938年学者罗西尼通过热力学计算,奠定了合成金刚石的理论基础,算出要使石墨变成金刚石,至少要在15000个大气压、摄氏1500度的高温条件下才可以,到50-60年代建成了能达到上述条件的仪器装置。

拓展资料:

石墨特质:

石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。

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,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。

金刚石特质:

金刚石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体,是指经过琢磨的金刚石。金刚石是无色正八面体晶体,其成分为纯碳,由碳原子以四价键链接,为目前已知自然存在最硬物质。由于金刚石中的C-C键很强,所有的价电子都参与了共价键的形成,没有自由电子,所以金刚石硬度非常大,熔点在华氏6900度,金刚石在纯氧中燃点为720~800℃,在空气中为850~1000℃,而且不导电。

参考资料:百度百科-石墨百度百科-金刚石

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青岛华泰石墨为您解答:

金刚石和石墨在一定条件下可以发生转化,这个转化是物理变化还是化学变化呢?我们可从以下几个方面的分析来回答这个问题。 


1.化学变化的特征 


我们知道,化学变化通常叫做化学反应。化学变化是变化时都生成了其他物质的变化。物质通过化学反应转变为性质上完全不同的新物质,这就是化学变化的特征。当石墨这种由碳组成的单质在一定的条件下变成金刚石时,虽然金刚石也是由碳组成的单质,但金刚石的性质和石墨大不相同(化学性质石墨比金刚石活泼些);它是碳的另一种单质。这就可见变化过程中金刚石是由石墨变成的新物质。有新物质生成的变化,就不是物理变化。 


2.晶体结构 


石墨转变为金刚石时,石墨晶体结构被破坏;石墨中层与层之间不牢固的结合力拉断或变动,或同时也将六角平面上各碳原子间的化学键和结合方式来个“大变动大改组”,使它们之间的结合按照金刚石的形式和要求,有规则地结合成为立方面心结构。即由石墨的层状结构转变为金刚石的正四面体结构。根据同一种物质只有一种结构的事实,石墨和金刚石是晶体结构不同的两种物质。既然变化过程中由一种物质转变为另一种物质,就不是物理变化。由此可见,物质由一种结构转变为另一种结构是个化学变化过程。 


3.热效应 


一个化学反应在进行时,常伴有能量的变化,这个能量变化可以表现为光能、电能、机械能或热能等形式,而常表现为热能形式,有时要释放热量,有时则吸收热量。金刚石在隔绝空气的条件下加热到1000℃,可转变为石墨: 


这个转变是个放热反应。说明了在这个转变过程中发生化学反应时的能量转化为热的形式。当石墨变成金刚石时就是一个吸收热能的化学反应。因此,石墨在一定条件下转变为金刚石不是物理变化。 


4.催化剂 


石墨转变为金刚石须在高温高压下进行,甚至在温度2000℃~4000℃和压强6万~12万个大气压下,这个转变速率仍然不大,还需用铬、铁和铂等作催化剂。根据催化剂只能改变化学反应速率的原理,催化剂就不能改变物理变化的速率了。石墨转变为金刚石时,使用催化剂是为了加快反应速率。如果这一转变是物理变化的话,使用催化剂不就失去了意义吗?可见这个转变不是物理变化。 


综上所述,金刚石和石墨在一定条件下的相互转化是个化学变化。凡是同素异形体在一定条件下的互变都是化学变化。有人说金刚石和石墨在一定条件下的相互转化是个物理变化过程,这种说法是不正确的



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高温高压下改变原子排列,可以使石墨变成金刚石。
金刚石和石墨的化学成分都是碳(C),称“同素异形体”。从这种称呼可以知道它们具有相同的“质”,但“形”或“性”却不同,且有天壤之别,金刚石是目前最硬的物质,而石墨却是最软的物质之一。
石墨在高温高压的状态下是可以变成金刚石的,但只是吸热是变不成金刚石的。1938年学者罗西尼通过热力学计算,奠定了合成金刚石的理论基础,算出要使石墨变成金刚石,至少要在15000个大气压、摄氏1500度的高温条件下才可以,到50-60年代建成了能达到上述条件的仪器装置。石墨在5-6万大气压((5-6)×103MPa)及摄氏1000至2000度高温下,再用金属铁、钴、镍等做催化剂,可使石墨转变成金刚石。



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1.自然条件下,石墨在地层中受地层高压和高温,形成金刚石。这种方式形成的金刚石纯度高、颗粒大,但是属于矿资源,开采成本高,产量有限,价格昂贵。
2.工业生产,通过高温、高压和催化剂的作用下生成。因为人造环境中要制备石墨转化为金刚石所需的高温高压非常困难,所以现有一般通过爆炸法制备。这种方法制备的金刚石,纯度低、颗粒小,但是产量高,价格低廉。
3.研究中的人造法。通过激光加热,二氧化碳还原法制备。这种方法正在研究,已经取得一部分进展,但是还没有引入工业生产。这种方法制备的金刚石纯度高、产量极高、价格低廉,但是颗粒较小,取得大颗粒金刚石还待研究。

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