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石墨和金刚石熔点的相关问题介绍

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  首先需要理解的是,金刚石是碳原子形成的原子晶体,而石墨则是一类特殊的晶体(片层内部以共价键结合,片层之间以范德华力结合)。石墨和金刚石可以利用物理方法(改变压强和温度)互相转变——你可以把石墨和金刚石理解成碳单质的两种不同的“相”。无论是金刚石还是石墨,其“熔化”过程都是需要破坏共价键的。而液态的石墨和液态的金刚石,就是同样的一种东西——液态的碳。


  常压是一个大气压,大概是1bar的压强,而图中可以看到,石墨、气态碳和液态碳的三相点在100bar左右,也就是说液态的碳(liquidcarbon)只有在100bar以上才有可能存在,所以常压下无论把石墨加热到多高的温度,只要是常压情况下,对石墨进行加热,首先发生的是升华而不是熔化。


  石墨处于稳定状态,而金刚石处于亚稳态,这就是常压常温下石墨和金刚石的状态,这是为什么常温常压下石墨比金刚石更加稳定的原因。而金刚石-石墨-液态碳的三相点,只有在这个点的压强之上,升高温度才有可能使金刚石直接熔化;低于这个点的压强的情况下,金刚石只会石墨化。而同时,在这个压强之上,石墨是不能稳定存在的,他会处在亚稳态或者直接转变为立方金刚石。


  1.无论是石墨还是金刚石,常压下都是没有熔点的。常压下升温,石墨会升华,金刚石会石墨化后升华;


  2.哪怕不是在常压下,也不能在同一压强下同时测得石墨和金刚石直接熔化成液态碳的温度,所以熔点的比较也就无从谈起了。


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