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石墨变为石墨烯,是物理还是化学变化?

作者:本站编辑      2025-11-19 23:03:31     0
石墨变为石墨烯,是物理还是化学变化?

石墨变为石墨烯,是物理还是化学变化?

石墨变为石墨烯,是物理还是化学变化?

石墨变为石墨烯,是物理还是化学变化?

在第六单元碳单质的学习中,给学生介绍了石墨、金刚石、C₆₀。新教材增加了资料卡片:介绍了其它新型的碳单质——碳纳米管、石墨烯、石墨炔、T-碳。在教学过程中必不可少要提到:点“石”成“金”(石墨变成金刚石)是什么变化?

讲完课本中的内容,额外给学生介绍石墨烯是如何发现的。石墨烯的性能不仅十分炸裂,发现的过程也是充满传奇。

而石墨变为石墨烯,是物理变化还是化学变化呢?

1.首先要分清中学阶段对于物理变化和化学变化的定义是什么?

物理变化是指没有生成其他物质的变化,物质本身的组成成分没有改变;化学变化是指变化时生成其他物质的变化,通常涉及物质的化学性质或化学键的改变。

2.分清了物理和化学变化,第二步要了解石墨到石墨烯的方法,目前国际上较普遍的加工方法有以下四种:

一、剥离法:物理剥离得到单层石墨薄片。

二、氧化石墨还原法:首先将天然石墨氧化,在物理剥离、高温膨胀制得氧化石墨烯。此时结构已经发生了变化。

三、气相沉淀法:气态游离碳原子形成的石墨烯。

四、碳化硅外延法:碳化硅中的硅原子脱离得到。

所以石墨到石墨烯是物理变化还是化学变化,要基于生产的流程进行判断,在这个过程中进行具体的分析。而且从原理上看,这些过程并不复杂,但在实际操作中受到条件的限制,批量生产并不容易!

那石墨烯变回石墨,是不是只需要重叠起来?

石墨和石墨烯的根本区别,是在于层数吗?根本在于其物理化学性质的本质区别。但如果石墨烯发生堆叠,会不会重新变回石墨呢?

石墨和石墨烯因为碳原子排列结构的不同,石墨烯变成石墨属于化学变化,并不是简单的堆叠就可以了。咱们先来举个例子,这是一本书,它的每一页都是单独分开的,只有把书本溶解,才会重新变成纸浆,再次成为一个整体。

石墨烯变成石墨也是一样。石墨中的碳原子有两种排列方式,一种是以ABAB……的顺序重复,具有六方晶系对称,称为六方石墨,另一种是以ABCABC……的顺序重复,称为三方石墨,不具备宏观晶体结构的石墨,是由石墨型层结构的分子碎片互相大致平行的无序堆积而成, 间或有碳按四面体成键方式互相键连。

所以说石墨的结构,并不是完全平行的层状结构,也非常复杂,剥离出来的石墨烯要重新变成石墨,必须要在高温高压条件下重新排列才有可能。

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