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110年
化學
第 16 題
石墨為層狀結構,層與層間以________維繫。
思路引導 VIP
請試著回想石墨在日常生活中的應用,例如鉛筆芯。當我們在紙上寫字時,石墨層會輕易地剝落並留在紙張表面。如果層與層之間是由強大的共價鍵緊緊鎖住(就像鑽石那樣),這種滑動和剝離還能發生嗎?在化學中,哪一種作用力通常出現在中性分子或層面之間,且強度遠低於一般的化學鍵呢?
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恭喜你精準地判斷出正確答案!這顯示你對物質微觀結構與其物理性質之間的關聯有著紮實的基礎。
石墨的層狀構造與結合力
在石墨(Graphite)的結構中,碳原子是以 $sp^2$ 混成軌域($sp^2$ hybrid orbitals)與鄰近的三個碳原子結合,形成強大的共價鍵網狀平面。然而,這些平行的平面層之間,並沒有共價鍵相互連結,而是藉由微弱的 凡得瓦力(van der Waals force,在此主要為色散力)相互吸引。正是因為這種弱吸引力,使得石墨層與層之間可以輕易地產生相對滑動,這也解釋了為什麼石墨具有潤滑性,且能作為鉛筆芯在紙上留下痕跡。
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