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        為什么金剛石特別堅(jiān)硬?

        2017-10-21 12:05:53馬前卒
        閱讀(科學(xué)探秘) 2017年9期
        關(guān)鍵詞:鉛筆芯碳原子金剛石

        馬前卒

        你也許不曾想到,黑色的石墨和亮閃閃的金剛石其實(shí)是由同一種元素——碳構(gòu)成的,只是它們的外表和性質(zhì)大不相同。

        石墨的質(zhì)地非常軟,只要在紙上輕輕一劃,就會(huì)留下灰黑色的痕跡,鉛筆芯就是用石墨制造的。金剛石是所有自然物質(zhì)中硬度最高的:人們用鑲著金剛石的刀來切割玻璃,無不“迎刃而解”;鉆探機(jī)的鉆頭上鑲著金剛石,能大大加快向地下鉆進(jìn)的速度;金剛石還能用來加工各種硬度較高的金屬。

        石墨和金剛石都是碳元素構(gòu)成的,為什么它們的性質(zhì)相差如此懸殊呢?

        原來,石墨中的碳原子是成層排列的,每層原子之間的結(jié)合力很小,就像一副疊起來的撲克牌,很容易滑動(dòng)、散開。而金剛石中的碳原子是整齊排列的立體結(jié)構(gòu),每個(gè)碳原子都緊密地與其他4個(gè)碳原子連接,構(gòu)成一個(gè)牢固的結(jié)晶體,因而顯得特別堅(jiān)硬。

        天然金剛石的產(chǎn)量很少,只有在非常高的溫度和巨大的壓力之下,地下熔巖里的碳才有可能形成金剛石。由于它產(chǎn)量少、價(jià)格貴,人們往往會(huì)利用高溫高壓來合成人造金剛石。

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