石墨的结构与性质

实验目的

认识石墨的层状结构,说明其物理性质和主要用途。

实验原理

石墨由碳原子构成,碳原子在层内排成平面的六边形网状,层与层之间的作用力较弱,层间容易滑动,所以石墨质软、有滑腻感。层内每个碳原子有一个电子可自由移动,因此石墨能导电。

实验器材

• 石墨层状结构3D模型
• 碳原子(球)
• 六边形平面网层
• 石墨实物图片(铅笔芯、电极、润滑剂)
• 金刚石模型(对比用)

实验步骤

1. 整体观察石墨模型,看清碳原子是分层排列的。
2. 放大其中一层,观察碳原子连成的六边形网格。
3. 观察层与层之间的距离和连接,推想层间为何容易滑动。
4. 查看用途图片,说明铅笔芯、电极、润滑剂各利用了哪种性质。
5. 切换到金刚石模型,比较两种结构的不同。

实验现象与结论

模型中碳原子在同一层内连成六边形网格,层与层平行堆叠。结论:石墨是深灰色、有金属光泽的不透明固体,质软、能导电、熔点高、耐高温,可用于制铅笔芯、电极和润滑剂。它与金刚石结构不同,物理性质差异很大。

常见问题

石墨为什么很软,可以用来写字?

石墨的层与层之间作用力较弱,层间容易滑动脱落,在纸上划过会留下痕迹,所以可制铅笔芯。

石墨为什么能导电?

石墨层内每个碳原子有一个电子可以自由移动,因此石墨具有良好的导电性,可用作电极。