石墨
颜色状态 无色透明，有光泽 硬度 熔点 导电性 用途
天然最硬物质 很高 不导电 装饰品 切割玻璃、大理石 钻探机钻头
铅笔芯 H.B 电极 润滑剂
思考：金刚石和石墨的物理性质为什么不一样？ （在硬度和导电性方面有很大的差异）
金刚石和石墨物理性质的差异，主要是由于碳原 子排列结构的不同引起的
金刚石晶体中形成空 间网状结构，原子间 的作用力很强。
三维空心球状结构。 （包括C60、C70和纳 碳还有其他的同素异形体吗？ 米碳管等） 其中C60是60个碳原子形成的封闭笼 状分子，形似足球，故称之为“足球 烯”）
拓展视野1
C60的发现 1985年，科学家克鲁托、斯莫利、柯 尔，通过激光照射石墨实验，发现碳新 型单质C60分子。并在建筑设计师富勒设 计球形建筑的启发下，绘制出由20个正 六边形和12个正五边形构成的“笼状” 分子结构，并把它命名为“富勒烯”， 因分子结构形似足球，又称为“足球 烯”。1996年三人因此获诺贝尔化学奖 。 C60结构
同素异形体的化学性质基本相同
（由同种元素形成的单质）
(1)C O2 点燃 CO2
（2）氧气和臭氧都具有强氧化性， 臭氧的氧化性更强。
(3)4P 5O2 点燃 2P2O5
同素异形体的物理性质不同（空间结构 不同）
同素异形体之间转化
(1)C(石墨) C（金刚石）
(2)3O 2 放电 2O3
（ 3）
拓展视野
白磷： 白色或浅黄色蜡状固体，剧毒。在空气
中能自燃（着火点是40OC），应保存在 冷水中。
红棕色粉末，无毒，在空气中能稳定存 红磷： 在。（着火点是240℃）。
隔绝空气加热到260℃
红磷
白磷
隔绝空气加热到416℃迅速冷却
拓展视野白ຫໍສະໝຸດ ：红磷：思考：根据以上同素异形体的学习，请归纳 小结：同素异形体之间，什么性质相同？ 什么性质不同？为什么？
石墨是层状结构，层内为正 六边形的网状结构，层间分 子间作用力弱，所以层与层 间易滑动
金刚石与石墨都是由同种元素(C)所 形成的不同的单质，这种现象称为？ 金刚石和石墨互称为？
一、同素异形现象
1、同素异形现象：
同种元素形成多种不同单质 的现象。
2、同素异形体：
同一种元素形成的不同单质 。
注意： （1）同种元素； （2）不同单质； （3）结构不同。
常见实例 金刚石、石墨
下图各含碳化合物分子中每个碳原子 和氢原子分别能形成几个共价键?碳原子之 间是怎样连接的?
碳、氢原子的成键方式：
（1）碳原子：能形成四个共价键 氢原子：只能形成一个共价键 （2）碳原子与碳原子能够通过一对、两对 或三对共用电子对相结合，分别构成碳碳 单键、碳碳双键、碳碳叁键，还可以是碳 链、碳环。
问题思考
随着研究的深入，一系列碳的“笼状”的富勒烯 被科学界发现并制得，其中有C28、C32、C50、C70、 C84 、C240 、C500等。开创了一个全新碳“笼状” 分子应用研究新领域。
科技前沿
“笼状”分子应用研究 （1）空心笼结构“包裹”一些
金属离子，制成超导材料。
（2）空心笼结构“包容”一些
按照碳、氢原子形成共价键的 特征，画出组成为C4H10的有机化 合物的分子结构式。你可以画出 几种不同的分子结构式？
分子式
球棍模型
C4H10
有没有可能把廉价的石墨 转变为昂贵的金刚石呢？
3、同素异形体间的转换： 石墨转变为金刚石
• 工业上利用高温（1273K），高压 （5X106~8X106kPa）以Co或Ni为催化 剂，将石墨转变为金刚石，大量生产人 造金刚石。 • 人们还利用爆炸产生的压力由石墨 制得金刚石微晶。
富勒烯：固态碳的第三种结构形式，
其他元素有没有存在 同素异形体？
如：O2和O3，红磷和白磷等。
臭氧与氧气的性质对比
氧气 元素组成 氧元素 O2
无色气体 无味 有氧化性
臭氧 O3
淡蓝色气体 有鱼腥味 氧化性较氧气更强
分子式 通常状态
气味 化学性质 分子结构： 相互转化
3O2
放电
2O3
臭氧层空洞的扩大
臭氧的用途
臭氧可用于漂白和消毒。某些染料受到臭氧
治疗癌症放射性元素药物，减
少对人体的伤害。
（3）不损坏结构基础上，吸附
和放出电子，制成高效化学电 池。 （ 4） …
拓展视野2 碳纳米管的发现 1991年，日本科学家饭岛博士 。在对石墨进行电弧 放电实验时，发现了有单层、多层石墨卷曲而成的碳纳 米碳管。纳米碳管的发现也给材料化学的研究带来了新 的变革。
思考：
1、钠原子(Na)和钠离子(Na+)都是同 一种元素－钠元素形成的，它们是 同素异形体吗？ 2、Fe2O3和Fe3O4的组成元素完全相 同，它们是同素异形体吗？ 1 2 3、1H与1H互为什么关系？
同素异形体与同位素的比较
同素异形体 定义
研究对象
同位素
同一种元素形 质子数相同、中 成的不同单质 子数不同的原子 单质 原子 1H、2H、3H 35Cl、37Cl
的强烈氧化作用会褪色，臭氧可以杀死许多细菌，
因此，它是一种很好的脱色剂和消毒剂。
臭氧发生器
臭氧空气除味机
资料
空气中的微量臭氧能刺激中枢神经，加速血 液循环，令人产生爽快和振奋的感觉，但当空气 中臭氧的含量超过10－5 %（体积分数）时，就会 对人体、动植物，以及其他暴露在空气中的物质 造成危害。 高压电机和复印机在工作 时，也会产生臭氧。因此， 这些地方要注意通风，保 持空气流通。
必修2
专题1
第三单元
从微观结构看物质的多样性
1.3.1 同素异形现象与 同分异构现象
1、同种元素形成的单质一定是 同一种物质吗? 2、种类有限的元素构成数不清的 物质，你们知道哪种元素形成的物 质种类最多吗？
碳－－生命的基础元素 碳在地壳中的含量只占0.087%。但含碳元素的 单质和化合物达到90%以上。它们在国民经济和 我们日常生活里占有非常重要的地位。
世界最大的绿色钻石 41克拉 （8.2克）
世界最大的有色钻石 407.48克拉（81.50克）
(1克拉=200毫克=0.2克)
铅笔（石墨）
钻石（金刚石）
都 是 碳 元 素 的 单 质
碳元素的单质
石墨 金刚石
金刚石与石墨的比较：
金刚石 组成元素 碳元素
灰黑色，不透明 最软矿物之一 很高 导电