石墨的两种晶体结构怎么分辨

你应该问的是石墨和金刚石的区别。

石墨与金刚石都是碳单质，且为同素异形体，区别在于原子的排布形式不同。

碳有三种同素异形体，即金刚石、石墨和无定形碳。无定形碳有炭黑、木炭、焦炭、骨炭、活性炭等。统称黑碳。这三种同素异形体的物理性质差别很大。但在氧气里燃烧后的产物都是二氧化碳。

1.金刚石的晶体结构

金刚石是典型的原子晶体，在这种晶体中的基本结构粒子是碳原子。每个碳原子都以sp3杂化轨道与四个碳原子形成共价单键，键长为1.55×10-10 m，键角为109°28′，构成正四面体。每个碳原子位于正四面体的中心，周围四个碳原子位于四个顶点上，在空间构成连续的、坚固的骨架结构。因此，可以把整个晶体看成一个巨大的分子。由于C—C键的键能大(为347 kJ/mol)，价电子都参与了共价键的形成，使得晶体中没有自由电子，所以金刚石是自然界中最坚硬的固体，熔点高达3 550 ℃，并且不导电。

2.石墨的晶体结构

石墨晶体是属于混合键型的晶体。石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形蜂巢状的平面层状结构，而每个碳原子还有一个2p轨道，其中有一个2p电子。这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键。因而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动，类似金属键的性质。而平面结构的层与层之间则依靠分子间作用力(范德华力)结合起来，形成石墨晶体.石墨有金属光泽，在层平面方向有很好的导电性质。由于层间的分子间作用力弱，因此石墨晶体的层与层之间容易滑动，工业上用石墨作固体润滑剂。

3.无定形碳

所谓无定形碳是指其内部结构而言。实际上它们的内部结构并不是真正的无定形体，而是具有和石墨一样结构的晶体，只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱而不规则，晶体形成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量杂质。

无定形碳包括：

炭黑 木炭 焦炭 活性炭 骨炭 糖炭

无定形碳跟少量砂子、氧化铁催化剂混合，在约3500℃中加热，使产生的碳蒸气凝聚，可得人造石墨。

而跟中子数无关，原子的质子数相同而中子数不同时，叫作同位数。

自然界中碳元素有三种同位素，即稳定同位素12C、13C和放射性同位素14C，14C的半衰期为5730年，14C的应用主要有两个方面：一是在考古学中测定生物死亡年代，即放射性测年法；二是以14C标记化合物为示踪剂，探索化学和生命科学中的微观运动。

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鳞片状石墨

性质：呈鳞片状、薄叶片状晶质的石墨，大小一般为(1.0～2.0)×(0.5～1.0)mm，最大4～5mm，片厚0.02～0.05mm。鳞片愈大，经济价值愈高。多呈浸染状、片麻状分布于岩石中。具有明显的定向排列。与层面方向一致。石墨含量一般为3％～10％，最高20％以上，常与古老变质岩(片岩、片麻岩)中石英，长石，透辉石等矿物共生，在火成岩与石灰岩接触带也可见到。鳞片状石墨具层状结构，其润滑性，柔韧性，耐热性和导电性能均比其他石墨好。主要用作制取高纯石墨制品的原料。

土状石墨

土状石墨又称非晶质石墨或隐品质石墨，这种石墨的晶体直径一般小于1微米，是微晶石墨的集合体，只有在电子显微镜下才能见到晶形。此类石墨的特点是表面呈土状，缺乏光泽，润滑性也差。品位较高。一般的60～80％。少数高达90％以上。矿石可选性较差。

【化学组成】C。常含粘土矿物、氧化物矿物和沥青等混入物。

【晶体结构】常见六方晶系；层状结构（图15-11），2H和3R多型；空间群 P63/mmc；a0=0.246nm，c0=0.680nm；Z=4。

图15-11 2H型石墨的层状结构

碳原子成层排列，每个碳原子与同一层相邻的三个碳原子以等距相连，每层碳原子构成一个六方环网；上下相邻层的碳原子间距比同一层内的碳原子间距大得多（层内0.142nm，层间0.340nm）；石墨层内为共价键和部分金属键，而层间则为分子键

图15-12 石墨晶体

（据潘兆橹等，1993）

六方棱m｛ ｝；六方双锥p｛ ｝，o｛ ｝，平行双面c｛0001｝

【形态】对称型常为6/mmm；常为鳞片状、块状或土状集合体，少见片状或板状单体（图15-12）。

【物理性质】颜色和条痕均为黑色；半金属光泽；隐晶质的则暗淡。平行｛0001｝解理极完全。硬度1～2。相对密度为2.21～2.26。解理片具挠性。有滑感，易污手。具导电性。

【成因产状】高温变质产物。我国有黑龙江省鸡西市柳毛等多处产地。

【鉴定特征】黑色，硬度低，相对密度小，有滑感。将硫酸铜溶液润湿的锌粒放在石墨上可析出金属铜斑点，辉钼矿无此反应。

【主要用途】石墨因其熔点高，抗腐蚀，不溶于酸而被用作高温坩埚；因具滑感而作为润滑剂；因其具导电性而可制作电极。成分纯净者可做中子减速剂及供国防工业应用。3R型石墨用于合成金刚石。

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