雖然金剛石和石墨都是由碳原子組成，但由于碳原子的排列順序不同，所以金剛石和石墨物理性質(zhì)不同。金剛石是立方晶體結(jié)構(gòu)，在金剛石晶體中，每個碳原子都以SP3雜化軌道與另外4個碳原子形成共價(jià)鍵，構(gòu)成正四面體。由于金剛石中的碳碳鍵很強(qiáng)，所以金剛石硬度大，熔點(diǎn)極高;又因?yàn)樗械膬r(jià)電子都被限制在共價(jià)鍵區(qū)域，沒有自由電子，所以金剛石不導(dǎo)電。石墨全部以sp2雜化軌道和鄰近的三個碳原子形成三個共價(jià)單鍵并排列成平面六角的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以范德瓦耳斯力聯(lián)成互相平行的平面，構(gòu)成層片結(jié)構(gòu)，屬六方晶系，具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主，對分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。但是，由于同一平面層上的碳原子間結(jié)合很強(qiáng)，極難破壞，所以石墨的溶點(diǎn)也很高，化學(xué)性質(zhì)也穩(wěn)定。
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