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为什么金刚石一个晶胞的碳碳键只有两个?

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-01-26 06:16   点击:265  编辑:admin   手机版

无定形碳实际上是石墨晶体 (书上应该讲过),C 原子之间是成键的:

金刚石每个 C 原子键级是 2,

石墨每个 C 原子键级计算要麻烦一点,首先,每个 C 原子成 3 个单键,因此是 1 x 3/2 = 1.5;在加上大 π 键 1/3 x 3/2,也是 2;

CO2,嗯,它并不是两个双键,而是两个 C-O 单键和两个三中心四电子大 π 键,因此每个分子键级是 2 + 2 x 2 x (2/3) = 14/3;

CO 一个叁键,每个分子键级是 3;

键级变化是 2x3 - 2 - 14/3 = -2/3,而不是多了 2 个键级。各种碳碳键和碳氧键平均每个键级的键能是 346±36 kJ/mol,因此估计吸热为 231±24 kJ/mol。

再来用具体的键能计算一下:

石墨中每个 C 的键能大约 694 kJ/mol

CO2 中 C=O 是 805 kJ/mol

CO 中 C≡O 是 1072 kJ/mol

最后,撕裂石墨相邻的两层,还需要付出 17 kJ/mol 的能量。

因此,吸热 = 1072 - 694 - 17 - 2 x 805 = 177 kJ/mol

从标准生成焓计算的吸热是 173 kJ/mol,可以看到从键能计算的反应热误差 2%,还是挺靠谱的;从键级计算的误差是 34%,误差略大,但对于估算来说,已经足够好了。

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