金刚石、石墨、足球烯都是由碳原子构成的,但它们的物理性质却差别很大,这是由于什么

题目

金刚石、石墨、足球烯都是由碳原子构成的,但它们的物理性质却差别很大,这是由于什么

答案

这里涉及到一个概念：同素异形体
同一种元素形成的多种单质互为同素异形体.例如金刚石和石墨是碳的同素异形体.许多元素都能形成同素异形体,形成方式有：（1）分子里原子个数不同,如氧气和臭氧；（2）晶体里原子的排列方式不同,如金刚石和石墨；（3）晶体里分子的排列方式不同,如斜方硫和单斜硫.同素异形体之间物理性质不同,化学性质略有差异.例如氧气是没有颜色、没有气味的气体,而臭氧是淡蓝色、有鱼腥味的气体；氧气的沸点-183℃,而臭氧的沸点-111．5℃；氧气比臭氧稳定,没有臭氧的氧化性强等.
而你所说的正属于第二种：原子的排列方式不同
更为具体的,我们说金刚石是由碳原子以共价键连接形成的正“四面体空间网状结构”的“原子晶体”,石墨是一种“层状结构”的“过渡型晶体”：层内碳原子以共价键结合形成正六边形网状结构,层与层之间距离较大,相当于分子间力的作用；金刚石是硬度最大的物质、不能导电,而石墨的硬度较小、层之间可以相对滑动、导电性好,化学性质较金刚石活泼.足球烯是一个较为前沿的物质,它是由若干个碳原子相互结合成为类似足球状的分子,所以它属于分子晶体.而一般来说分子晶体较原子晶体和过渡性晶体的熔沸点更低.
然而他们都是由碳元素组成,所以化学性质相差不大.
另外类似于此的,还有白磷和红磷.白磷是由正四面体结构的分子(P4)组成,为白色腊状固体,有剧毒,易溶于CS2,着火点低(40℃),在空气中可自燃；红磷是较复杂的层状晶体,红色粉末无毒,不溶于CS2,着火点240℃,隔绝空气加热,温度升至260℃时白磷转变成红磷,红磷受热,在416℃时,先升华蒸气,冷却又变为白磷.