金刚石和石墨的一般性质见表14-4。
金刚石和石墨在空气或氧气中燃烧都得到CO2。两者的许多其它性质则因晶体结构不同而不同。金刚石和石墨的晶体结构在其它文章中已有论述,不再赘述。其有关性质见表14-4。
表14-4 金刚石和石墨的性质
性质 | 金刚石 | 石墨 |
外观 | 无色,透明固体 | 灰黑,不透明固体 |
密度/(g·cm-3) | 3.51 | 2.25 |
熔点/K | >3823 | 3925 |
沸点/K | 5100 | 5100 |
硬度(莫氏) | 10 | 1 |
导电、导热性 | 不导电 | 导电、导热 |
在O2中燃烧温度/K | 1050 | 960 |
燃烧热/(kJ·mol-1) | 395.40 | 393.50 |
化学活泼性 | 不活泼 | 比金刚石稍活泼 |
金刚石硬度大,它在工业上被大量地用于切削,研磨和拔丝拉模等方面。
石墨,由于它能导电,又具化学惰性,耐高温而又易于成型和机械加工,所以在工业上有更多的用途。例如用它制电极和高温热电偶;制坩埚和冷凝器等化工设备;还用于制火箭喷嘴和宇宙飞船、导弹的某些部件和在核反应堆中作中子减速剂等等。石墨粉可以作润滑剂、颜料和铅笔芯。将石墨在纸上划一下,它的片状结构就粘附在纸上而留下灰黑色痕迹。“石墨”顾名思义,就是能作书写用的石头,它的英文名称“Graphite”来自希腊文,也是“书写”的意思。
自然界有金刚石和石墨矿。大量的工业用石墨和金刚石是人工制造的。人造石墨是用石油焦炭加煤焦油或沥青,经过成型烘干,最后在真空电炉中加热到3273K左右得到的。
将石墨转变为金刚石则较难。用石墨制金刚石需要高温高压条件。现在工业上一般用静态加压法,以Co或Ni(或Ni—Cr—Fe)为催化剂,在5×10(6次方)~6×10(6次方)kPa和1273K的条件下,将石墨转变为金刚石。