为什么金刚石没有石墨稳定?这貌似和他们的结构不符啊金刚石是SP3杂化啊,每个碳原子都有四条“塞各玛”键,电子分布更平均,键角也大,而且一般“塞各玛”的键能不都比“PI”的大吗?怎么

Question

为什么金刚石没有石墨稳定?这貌似和他们的结构不符啊
金刚石是SP3杂化啊,每个碳原子都有四条“塞各玛”键,电子分布更平均,键角也大,而且一般“塞各玛”的键能不都比“PI”的大吗?怎么理解都应该是金刚石更稳定啊

Answer 1

如果是化学上的稳定性,那当然是金刚石比石墨稳定,因为最弱的化学键决定了它的活泼性：石墨中的pi键稳定性差,因此更易起化学反应；这也是事实,如在500度空气中,那石墨就会与氧气反应而被氧化,此温度下金刚石不会反应,利用此原理可以分离出金刚石.
但从生成焓上看,石墨要更稳定（更负）；理由是,生成焓表达的稳定性实际上是看整个晶体结构的稳定性,包含了所有作用力：
金刚石中,只有化学键,即每个C形成的4个sigma键作用力；
石墨中,除了形成3个sigma键和1个pi键作用力外,还存在层与层之间的分子间作用力；如果仅从3个sigma键和1个pi作用力来看,肯定不如4个sigma键强,但石墨层间特殊的分子间作用力——类苯环间的相互作用力,虽然比普通化学键要弱一些,比普通的分子间作用力强不少,这是芳香环间的堆积效应,产生环间分子轨道二次重叠,这副加的作用力使得总能量反而低于金刚石结构.