什么叫同素異形體？

【專(zhuān)家解說(shuō)】：同素異形體 同素異形體是相同元素組成,不同形態(tài)的單質(zhì) 同素異形體由于結(jié)構(gòu)不同，彼此間物理性質(zhì)有差異；但由于是同種元素形成的單質(zhì)，所以化學(xué)性質(zhì)相似。 例如氧氣是沒(méi)有顏色、沒(méi)有氣味的氣體，而臭氧是淡藍(lán)色、有魚(yú)腥味的氣體；氧氣的沸點(diǎn)-183℃，而臭氧的沸點(diǎn)-111．5℃；氧氣比臭氧穩(wěn)定，沒(méi)有臭氧的氧化性強(qiáng)等。一定要是單質(zhì).比如氧氣和臭氧,一個(gè)是O2一個(gè)是O3 金剛石和石墨,都是碳 同素異形體之間的轉(zhuǎn)化不一定屬于化學(xué)變化（例如：?jiǎn)涡绷蚝托狈搅颍? 同素異形體的形成方式有三種： 1．組成分子的原子數(shù)目不同，例如：氧氣O2和臭氧O3 2．晶格中原子的排列方式不同，例如：金剛石和石墨 3．晶格中分子排列的方式不同，例如：正交硫和單斜硫 碳的同素異形體 （1）碳的同素異形體有金剛石、石墨和碳60等富勒烯，它們的不同性質(zhì)是由微觀結(jié)構(gòu)的不同所決定的。 金剛石呈正四面體空間網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，碳原子之間形成共價(jià)鍵。當(dāng)切割或熔化時(shí)，需要克服碳原子之間的共價(jià)鍵，金剛石是自然界已經(jīng)知道的物質(zhì)中硬度最大的材料，它的熔點(diǎn)高。上等無(wú)暇的金剛石晶瑩剔透，折光性好，光彩奪目，是人們喜愛(ài)的飾品，也是尖端科技不可缺少的重要材料。顆粒較小、質(zhì)量略為低劣的金剛石常用在普通工業(yè)方面，如用于制作儀器儀表軸承等精密元件、機(jī)械加工、地質(zhì)鉆探等。鉆石在磨、鋸、鉆、拋光等加工工藝中，是切割石料、金屬、陶瓷、玻璃等所不可缺少的；用金剛石鉆頭代替普通硬質(zhì)合金鉆頭，可大大提高鉆進(jìn)速度，降低成本；鑲嵌鉆石的牙鉆是牙科醫(yī)生得心應(yīng)手的工具；鑲嵌鉆石的眼科手術(shù)刀的刀口鋒利光滑，即使用1000倍的顯微鏡也看不到一點(diǎn)缺陷，是摘除眼睛內(nèi)白內(nèi)障普遍使用的利器。金剛石在機(jī)械、電子、光學(xué)、傳熱、軍事、航天航空、醫(yī)學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。 石墨是片層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)碳原子排列成平面六邊形，每個(gè)碳原子以三個(gè)共價(jià)鍵與其它碳原子結(jié)合，同層中的離域電子可以在整層活動(dòng)，層間碳原子以分子間作用力（范德華力）相結(jié)合。石墨是一種灰黑色、不透明、有金屬光澤的晶體。天然石墨耐高溫，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好，摩擦系數(shù)小。石墨被大量用來(lái)做電極、坩堝、電刷、潤(rùn)滑劑、鉛筆等。具有層狀結(jié)構(gòu)的石墨在適當(dāng)條件下使某些原子或基團(tuán)插入層內(nèi)與C原子結(jié)合成石墨層間化合物。這些插入化合物的性質(zhì)基本上不改變石墨原有的層狀結(jié)構(gòu)，但片層間的距離增加，稱(chēng)為膨脹石墨，它具有天然石墨不具有的可繞性，回彈性等，可作為一種新型的工程材料，在石油化工、化肥、原子能、電子等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 （2）碳60 1985年，美國(guó)德克薩斯洲羅斯大學(xué)的科學(xué)家們制造出了第三種形式的單質(zhì)碳C60， C60是由60個(gè)碳原子形成的封閉籠狀分子，形似足球，C60為黑色粉末，易溶于二硫化碳、苯等溶劑中。人們以建筑大師B.富勒的名字命名了這種形式的單質(zhì)碳，稱(chēng)為富勒烯（fullarene）。這是因?yàn)楦焕赵O(shè)計(jì)了稱(chēng)為球狀穹頂?shù)慕ㄖ?，而某些富勒烯的結(jié)構(gòu)正好與其十分相似。C60曾又被稱(chēng)足球烯、巴基球等，它屬于球碳族，這一類(lèi)物質(zhì)的分子式可以表示為Cn，n為28到540之間的整數(shù)值，有C50、C70、C84、C240等，在這些分子中，碳原子與另外三個(gè)碳原子形成兩個(gè)單鍵和一個(gè)雙鍵，它們實(shí)際上是球形共扼烯。 富勒烯分子由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，受到了廣泛的重視。人們發(fā)現(xiàn)富勒烯分子籠狀結(jié)構(gòu)具有向外開(kāi)放的面，而內(nèi)部卻是空的，這就有可能將其他物質(zhì)引入到該球體內(nèi)部，這樣可以顯著地改變富勒烯分子的物理和化學(xué)性質(zhì)。例如化學(xué)家已經(jīng)嘗試著往這些中空的物質(zhì)中加進(jìn)各種各樣的金屬，使之具有超導(dǎo)性，已發(fā)現(xiàn)C60和某些堿金屬化合得到的超導(dǎo)體其臨界溫度高于近年研究過(guò)的各種超導(dǎo)體，科學(xué)家預(yù)言C540有可能實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)；也有設(shè)想將某些藥物置入C60球體空腔內(nèi)，成為緩釋型的藥物，進(jìn)入人體的各個(gè)部位。在單分子納米電子器件等方面有著廣泛的應(yīng)用前景，富勒烯已經(jīng)廣泛地影響到物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生命及醫(yī)藥科學(xué)各領(lǐng)域。 （3）碳納米管 碳納米管可分單層及多層的碳納米管，它是由單層或多層同心軸石墨層卷曲而成的中空碳管，管直徑一般為幾個(gè)納米到幾十個(gè)納米，多層碳納米管是管壁的石墨層間距為0.34納米，與平面石墨層的間距一樣，不論是單層還是多層碳納米管，前后末端類(lèi)似半圓形，結(jié)構(gòu)基本上與碳六十相似，使整個(gè)碳管成為一個(gè)封閉結(jié)構(gòu)，故納米碳管也是碳簇的成員之一。碳納米管非常微小，5萬(wàn)個(gè)并排起來(lái)才有人的一根頭發(fā)絲寬，是長(zhǎng)度和直徑之比很高的纖維。 碳納米管強(qiáng)度高具有韌性、重量輕、比表面積大，性能穩(wěn)定，隨管壁曲卷結(jié)構(gòu)不同而呈現(xiàn)出半導(dǎo)體或良導(dǎo)體的特異導(dǎo)電性，場(chǎng)發(fā)射性能優(yōu)良。自1991年單層碳納米管的發(fā)現(xiàn)和宏觀量的合成成功以來(lái)，由于具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)，碳納米管在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用已引起了各國(guó)科學(xué)家的普遍關(guān)注，已成為富勒烯和納米科技領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。 利用碳納米管可以制成高強(qiáng)度碳纖維材料和復(fù)合材料，如其強(qiáng)度為鋼的100倍，重量則只有鋼的1/6，被科學(xué)家稱(chēng)為未來(lái)的“超級(jí)纖維”；在航天事業(yè)中，利用碳納米管制造人造衛(wèi)星的拖繩，不僅可以為衛(wèi)星供電，還可以耐受很高的溫度而不會(huì)燒毀；用金屬灌滿(mǎn)碳納米管，然后把碳層腐蝕掉，還可以得到導(dǎo)電性能非常好的納米尺度的導(dǎo)線(xiàn)；利用碳納米管做為鋰離子電池的正極和負(fù)極材料可以延長(zhǎng)電池壽命，改善電池的充放電性能；利用碳納米管制成極好的發(fā)光、發(fā)熱、發(fā)射電子的準(zhǔn)點(diǎn)光源，制成平面顯示器等，使壁掛電視成為可能；在電子工業(yè)上、用碳納米管生產(chǎn)的晶體管，體積只有半導(dǎo)體的1/10，用碳基分子電子裝置取代電腦芯片，將引發(fā)計(jì)算機(jī)的新的革命；碳納米管可以在較低的氣壓下存儲(chǔ)大量的氫元素，利用這種方法制成的燃料不但安全性能高，而且是一種清潔能源，在汽車(chē)工業(yè)將會(huì)有廣闊的發(fā)展前景；碳納米管還可作為催化劑載體和膜材料。