石墨烯的结构与性质

实验目的

认识石墨烯的结构特点，理解碳原子排列方式不同会使碳单质的性质不同。

实验原理

石墨烯是单层碳原子构成的二维结构，碳原子排成六边形蜂窝状，每个碳原子与相邻的三个碳原子相连。石墨、金刚石、石墨烯都由碳元素组成，但原子排列方式不同，所以物理性质存在差异。

实验器材

• 石墨烯结构模型
• 碳原子
• 六边形蜂窝状网格
• 可旋转、缩放的观察视角

实验步骤

1. 整体观察石墨烯模型，说出它的形状是平面还是立体。
2. 放大模型，数一数每个碳原子与几个碳原子相连。
3. 观察最小的环是几边形，注意其排列规律。
4. 旋转视角，观察层的厚度。
5. 与石墨、金刚石的结构对比，说出相同点和不同点。

实验现象与结论

可以看到碳原子排成六边形蜂窝状的单层平面，每个碳原子与相邻三个碳原子相连。结论：石墨烯与石墨、金刚石同由碳元素组成，因原子排列不同而性质不同。

常见问题

石墨烯和石墨有什么关系？

石墨由许多层石墨烯堆叠而成，石墨烯就是石墨中的单独一层。

石墨烯是由什么元素组成的？

只由碳元素组成，是一种碳单质。