什么條件才能把石墨轉化為金剛石?

匿名用戶 | 2017-05-23 08:26

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（共1個回答）
  • 金剛石和石墨在一定條件下可以發生轉化,這個轉化是物理變化還是化學變化呢?我們可從以下幾個方面的分析來回答這個問題.
    1．化學變化的特征
    我們知道,化學變化通常叫做化學反應.化學變化是變化時都生成了其他物質的變化.物質通過化學反應轉變為性質上完全不同的新物質,這就是化學變化的特征.當石墨這種由碳組成的單質在一定的條件下變成金剛石時,雖然金剛石也是由碳組成的單質,但金剛石的性質和石墨大不相同（化學性質石墨比金剛石活潑些）；它是碳的另一種單質.這就可見變化過程中金剛石是由石墨變成的新物質.有新物質生成的變化,就不是物理變化.
    2．晶體結構
    石墨轉變為金剛石時,石墨晶體結構被破壞；石墨中層與層之間不牢固的結合力拉斷或變動,或同時也將六角平面上各碳原子間的化學鍵和結合方式來個“大變動大改組”,使它們之間的結合按照金剛石的形式和要求,有規則地結合成為立方面心結構.即由石墨的層狀結構轉變為金剛石的正四面體結構.根據同一種物質只有一種結構的事實,石墨和金剛石是晶體結構不同的兩種物質.既然變化過程中由一種物質轉變為另一種物質,就不是物理變化.由此可見,物質由一種結構轉變為另一種結構是個化學變化過程.
    3．熱效應
    一個化學反應在進行時,常伴有能量的變化,這個能量變化可以表現為光能、電能、機械能或熱能等形式,而常表現為熱能形式,有時要釋放熱量,有時則吸收熱量.金剛石在隔絕空氣的條件下加熱到1000℃,可轉變為石墨：
    這個轉變是個放熱反應.說明了在這個轉變過程中發生化學反應時的能量轉化為熱的形式.當石墨變成金剛石時就是一個吸收熱能的化學反應.因此,石墨在一定條件下轉變為金剛石不是物理變化.
    4．催化劑
    石墨轉變為金剛石須在高溫高壓下進行,甚至在溫度2000℃～4000℃和壓強6萬～12萬個大氣壓下,這個轉變速率仍然不大,還需用鉻、鐵和鉑等作催化劑.根據催化劑只能改變化學反應速率的原理,催化劑就不能改變物理變化的速率了.石墨轉變為金剛石時,使用催化劑是為了加快反應速率.如果這一轉變是物理變化的話,使用催化劑不就失去了意義嗎?可見這個轉變不是物理變化.
    綜上所述,金剛石和石墨在一定條件下的相互轉化是個化學變化.凡是同素異形體在一定條件下的互變都是化學變化.有人說金剛石和石墨在一定條件下的相互轉化是個物理變化過程,這種說法是不正確的
    匿名用戶 | 2017-05-23 08:26

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