碳單質是什麼物理態

① 什麼是單質碳

碳是一種非金屬元素，位於元素周期表的第二周期IVA族。拉丁語為Carbonium，意為「煤，木炭」。漢字「碳」字由木炭的「炭」字加石字旁構成，從「炭」字音。碳是一種很常見的元素，它以多種形式廣泛存在於大氣和地殼之中。碳單質很早就被人認識和利用，碳的一系列化合物——有機物更是生命的根本。碳是生鐵、熟鐵和鋼的成分之一。 碳能在化學上自我結合而形成大量化合物，在生物上和商業上是重要的分子。生物體內大多數分子都含有碳元素。

② 單質碳的化學性質

單質；

1、在氧氣中燃燒

劇烈放熱，發出刺眼白光，產生無色無味能使氫氧化鈣溶液（澄清石灰水）變渾濁的氣體

化學方程式：

C+O2==點燃==CO2（化合反應）

2、在空氣中燃燒

放熱，持續紅熱，產生無色無臭能使氫氧化鈣溶液（澄清石灰水）變渾濁的氣體CO2；當燃燒不充分，即氧氣量不足時，產生一氧化碳：

氧氣充足時化學方程式：

C+O2==點燃==CO2（化合反應）

氧氣不足時化學方程式：

2C+O2==點燃==2CO（化合反應）

3、作為還原劑

碳作為還原劑擁有和氫氣、一氧化碳相似的化學性質（但生成物不同），都可以從金屬氧化物中還原出金屬單質。

碳還原氧化銅：

C+2CuO==高溫==2Cu+CO2↑（置換反應）

碳還原氧化鐵：

3C+2Fe2O3==高溫==4Fe+3CO2↑(置換反應)

碳還原二氧化碳：

C+CO2==高溫==2CO（化合反應）

但是，碳在密封空間與高錳酸鉀共熱，高錳酸鉀會分解出氧氣，碳會迅速氧化，會發生爆炸。

與強氧化性酸反應：

C+2H2SO4(濃）==加熱==CO2↑+2SO2↑+2H2O

C+4HNO3（濃）==加熱==CO2↑4NO2↑+2H2O

4、穩定性

碳在「常溫」下具有穩定性，不易反應，故古代名畫現代能保存，書寫檔案要用碳素墨水。

(2)碳單質是什麼物理態擴展閱讀

發現者是兩華裔科學家 ，人們熟悉的鉛筆是由石墨製成的，而石墨則是由無數只有碳原子厚度的「石墨烯」薄片壓疊形成，石墨烯是一種從石墨材料中剝離出的單層碳原子面材料，是碳的二維結構。自從2004年石墨烯被發現以來，有關的科學研究就從未間斷過。

然而直到最近，美國科學家才首次證實了人們長久以來的懷疑，石墨烯竟是目前世界上已知的強度最高的材料！

據悉，這一驚人的科學發現是由曼徹斯特大學大學的Andre Geim 和他的學生Konstantin Novoselov通過實驗，而李成古研究「石墨烯」強度的主要工具之一，竟是普通的透明膠帶！李成古向記者解釋他們的「低科技」研究方法說：「為了了解石墨烯的強度，我們首先必須從石墨上剝離出一些石墨烯薄片，於是我們想到了透明膠帶。」

科學家先將膠帶粘在一塊石墨上，然後再撕下來，接著科學家又將膠帶粘到了一塊面積只有1平方英寸的矽片上，然後再將膠帶從矽片上撕下來，這時數千小片石墨都粘到了矽片上。

參考資料來源：網路-碳單質

參考資料來源：網路-碳

③ 碳的物理性質是什麼

具有吸附能力，活性炭是一種非極性吸附劑，主要成分除碳以外，還含有少量的氧、氫、硫等元素。以及水分、灰分，具有良好的吸附性能和穩定的化學性質，可耐強酸、強鹼，能經受水侵、高溫、高壓而作用不被破壞。活性炭具有巨大的比表面積和特別發達的微孔，它以物理吸附為主。

因為碳大得可以將其他原子放進它內部，並影響其物理性質，因而不可導電。碳具有超導性，是一種不含金屬的軟鐵磁性材料。

化學性質

1、在氧氣中燃燒：劇烈放熱，發出刺眼白光，產生無色無味能使氫氧化鈣溶液變渾濁的氣體。

2、在空氣中燃燒：放熱，持續紅熱，產生無色無臭能使氫氧化鈣溶液變渾濁的氣體二氧化碳；當燃燒不充分，即氧氣量不足時，產生一氧化碳。

3、作為還原劑：碳作為還原劑擁有和氫氣、一氧化碳相似的化學性質，都可以從金屬氧化物中還原出金屬單質。

④ 碳的物理和化學性質

1.除木頭外,以單質存在 木頭中以纖維素澱粉等存在
2.碳一般顯正價,易與具有氧化性的物質結合,氧化性越強結合越容易
但有些特例如CH4 碳是-4價
在有機化合物里可以自己形成碳鏈等
3.這是各國科學家正在研究的課題,還處於技術封閉階段
電弧放電法，激光蒸發法，氣相沉積法等,這些誰也不懂

金剛石晶體屬立方晶系，是典型的原子晶體，每個碳原子都以sp3雜化軌道與另外四個碳原子形成共價鍵，構成正四面體。這是金剛石的面心立方晶胞的結構。
由於金剛石晶體中C—C鍵很強，所有價電子都參與了共價鍵的形成，晶體中沒有自由電子，所以金剛石不僅硬度大，熔點高，而且不導電。

在石墨晶體中，碳原子以sp2雜化軌道和鄰近的三個碳原子形成共價單鍵，構成六角平面的網狀結構，這些網狀結構又連成片層結構。層中每個碳原子均剩餘一個未參加sp2雜化的p軌道，其中有一個未成對的p電子，同一層中這種碳原子中的m電子形成一個m中心m電子的大∏鍵(鍵)。這些離域電子可以在整個兒碳原子平面層中活動，所以石墨具有層向的良好導電導熱性質。

石墨的層與層之間是以分子間力結合起來的，因此石墨容易沿著與層平行的方向滑動、裂開。石墨質軟具有潤滑性。

由於石墨層中有自由的電子存在，石墨的化學性質比金剛石稍顯活潑。

在C60分子中，每個碳原子以sp2雜化軌道與相鄰的三個碳原子相連，剩餘的未參加雜化的一個p軌道在C60球殼的外圍和內腔形成球面大∏鍵，從而具有芳香性。

墨汁的主要成分是骨膠和炭黑 炭黑是一種無定形碳
無定形碳指木炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和炭黑等。除骨炭含碳在10%左右以外，其餘主要成分都是單質碳。煤炭是天然存在的無定形碳，其中含有一些由碳、氫、氮等組成的化合物。所謂無定形碳，並不是指這些物質存在的形狀，而是指其內部結構。實際上它們的內部結構並不是真正的無定形體，而是具有和石墨一樣結構的晶體，只是由碳原子六角形環狀平面形成的層狀結構零亂而不規則，晶體形成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量雜質。

⑤ 碳的物理性質

碳是一種非金屬元素，位於元素周期表的第二周期IVA族。拉丁語為Carbonium，意為「煤，木炭」。碳是一種很常見的元素，它以多種形式廣泛存在於大氣和地殼和生物之中。碳單質很早就被人認識和利用，碳的一系列化合物——有機物更是生命的根本。碳是生鐵、熟鐵和鋼的成分之一。 碳能在化學上自我結合而形成大量化合物，在生物上和商業上是重要的分子。生物體內絕大多數分子都含有碳元素。
同位素
現代已知的同位素共有十五種，有碳8至碳22，其中碳12和碳13屬穩定型，其餘的均帶放射性，當中碳14的半衰期長達5730年，其他的為穩定同位素。 在地球的自然界里，碳12在所有碳的含量佔98.93%，碳13則有1.07%。C的原子量取碳12、13兩種同位素豐度加權的平均值，一般計算時取12.01。碳12是國際單位制中定義摩爾的尺度，以12克碳12中含有的原子數為1摩爾。碳14由於具有較長的半衰期，衰變方式為β衰變，碳14原子轉變為氮原子 且碳是有機物的元素之一，生物在生存的時候，由於需要呼吸，其體內的碳14含量大致不變，生物死去後會停止呼吸，此時體內的碳14開始減少。人們可透過傾測一件古物的碳14含量，來估計它的大概年齡，這種方法稱之為碳定年法。
同素異形體
金剛石碳以無煙煤（一種煤炭類型），石墨和鑽石的形式天然的存在，歷史上更容易得到的是煤灰或木炭。最終這些不同的材料被認為是由相同的元素形成的。不驚奇的是，鑽石是最難確認的。來自佛羅倫薩（義大利）的博物學者Giuseppe Averani和醫學工作者Cipriano Targioni首先發現了鑽石是可以被加熱摧毀的。在1694年他們使用一個大型放大鏡聚集陽光到鑽石上，寶石最終消失了。Pierre-Joseph Macquer和Godefroy de Villetaneuse在1771年重復了這個實驗。之後，在1796年，英國化學家Smithson Tennant展示其燃燒後生成的僅僅是CO2而最終證明了鑽石只是碳的一種形式。（結構如圖a）

金剛石是最為堅固的一種碳結構，其中的碳原子以晶體結構的形式排列，每一個碳原子與另外四個碳原子緊密鍵合，成空間網狀結構，最終形成了一種硬度大、活性差的固體。金剛石的熔沸點高，熔點超過3500℃，相當於某些恆星表面溫度。在金剛石分子中，每一個碳原子都被另外四個碳原子包圍著，這些碳原子以很強的結合力連接在一起，形成了一個巨大的分子，因此金剛石很堅硬。金剛石是絕緣體。用途是作裝飾品，鑽頭材料等。

石墨石墨是一種深灰色有金屬光澤而不透明的細鱗片狀固體。石墨屬於混合型晶體，既有原子晶體的性質又有分子晶體的性質。質軟，有滑膩感，具有優良的導電性能。熔沸點高。石墨分子中每一個碳原子只與其他三個碳原子以較強的力結合，形成了一種層狀的結構，而層與層之間的結合力較小，因此石墨可以作為潤滑劑。用途是製作鉛筆，電極，電車纜線等。（結構如圖b）

足球烯1985年由美國德克薩斯州羅斯大學的科學家發現。一個C60分子中有60個C原子，構成32個面，20個正六邊形，12個正五邊形。富勒烯中的碳原子是以球狀穹頂的結構鍵合在一起。（結構如圖d,e,f）屬於分子晶體，熔沸點低，硬度小，絕緣。

藍絲黛爾石（Lonsdaleite，與金剛石有相同的鍵型，但原子以六邊形排列，也被稱為六角金剛石）（結構如圖c）

蠟石（Chaoite，石墨與隕石碰撞時產生，具有六邊形圖案的原子排列）

⑥ 碳的單質：金剛石 石墨 C60的物理性質 化學性質和用途 碳的氧化物 一氧化碳和二氧化碳的物理性質化學性質

1、金剛石（C）
1）、性質：（1）金剛石是天然存在的最硬的物質，它是無色、透明、正八面體形狀的固體，溶點較高不能導電
2）、用途：刻劃玻璃，切割大理石，做鑽頭和鑽石等。
2、石墨（C）
閱讀課本第104頁 小結：
1）、性質：石墨是碳的單質，是一種有深灰色、有金屬光澤，不透明細鱗片狀固體，較軟，在紙上劃過可留下痕跡，耐高溫、導電。
2）、用途：可做潤滑劑、鉛筆芯、電極等。
3．C60
C60分子結構與足球相似，所以又稱「足球烯」，這種「足球」結構的碳分子很穩定，一個C60分子中含有60個碳原子，每個碳原子都和其他三個碳原子結合形成正六邊形，這樣C60有30個六邊形組成。是單純由碳原子結合形成的穩定分子

二 碳的化學性質
+6
2
4

由於碳原子的最外層電子數相同，所以各種碳單質具有相同的化學性質

1．碳的穩定性（常溫下）
常溫下，碳的化學性質不活潑，受日光照射或跟空氣、水分接觸，都不容易起變化。例如我國古代用墨汁書寫、繪制的字畫，可保存幾百年而不褪色；我們填寫檔案資料時，一般都要求用碳素墨水來填寫

2．碳與氧氣的反應（碳的可燃性）
（1）碳與充足氧氣反應，生成二氧化碳：C + O2

點燃
CO2
現象：發出白光，放出熱量，產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體
（2）碳與不充足氧氣反應，生成一氧化碳，放出熱量：2C + O2

點燃
2CO
注意：當木炭和氧氣的質量比不同時，可能發生不同的反應，關鍵要看題目中所給木炭與氧氣的質量比符合哪種情況

（3）用途：碳單質具有可燃性，可用作燃料
3．碳與某些氧化物的反應（碳的還原性）
在加熱或高溫的條件下，碳能奪取氧化物中的氧，表現出還原性，如（1）C＋2CuO

高溫
2Cu+CO2↑
裝置：鐵架台、大試管、酒精燈（用高錳酸鉀制氧氣的裝置）。
實驗步驟：①按(右圖)從下到上安裝好儀器，試管口略向下傾斜。②將木炭粉和黑色氧化銅分別充分烘乾後，按一定的質量比稱取兩種黑色粉末。放入研缽中反復研碎、混勻。
③用葯匙或小紙槽將黑色混合物放進試管底部，塞上帶有橡皮塞的直角玻璃導管，玻璃導管的另一端插入另一支盛有澄清石灰水的試管中。
④點燃酒精燈，先預熱試管，然後集中在盛有混合粉末處加強熱。幾分鍾後，可觀察到澄清石灰水變渾濁。
⑤拔下橡皮塞，熄滅酒精燈，待試管自然冷卻後，將試管中的混合物倒在一張白紙上。
⑥混合粉末中有紅色的單質銅生成。
實驗現象：黑色固體變成紅色物質，澄清石灰水變渾濁
注意：
①試管口略向下傾斜：防止加熱過程中產生的水蒸氣倒流到試管底部，使受熱的試管破裂
②可在酒精燈上加網罩，使火焰集中，提高溫度，或使用酒精噴燈
③加熱試管時，應先將試管預熱，再固定在盛葯品的底部進行加熱，以防試管受熱不均炸裂
④實驗完畢，先撤出導氣管，再熄滅酒精燈，以防止石灰水迴流到試管中，引起試管炸裂
⑤試管冷卻後再把試管中的紅色固體倒出來，防止生成的銅再被氧化；
⑥化銅與碳的配比：由化學方程式計算，氧化銅與碳的質量比應當是13∶1，在實際操作中，氧化銅粉與炭粉的質量比控制在(9～13)∶1的范圍內效果較好。

（2）3C＋2Fe2O3

高溫
4Fe＋3CO2↑ C＋CO2

高溫
2CO

（3）用途：單質碳的還原性，可用於冶煉金屬
注意：單質碳的物理性質各異，而各種單質碳的化學性質卻完全相同

一 、二氧化碳的主要性質 二、二氧化碳的用途
1 、物理性質：通常狀況下， 是一種無色氣體，
固態二氧化碳俗稱為「乾冰」。――――――――― 1、作致冷劑或人工降雨
能溶於水――――――――――――――――――― 2、制飲料
密度比空氣大，。――――――――――――――
2 、化學性質 3、滅火
①無毒，但不能供呼吸
②一般不能燃燒也不能支持燃燒；―――――
③能與澄清石灰水反應（可用此反應鑒定二氧化碳）；
CO2＋Ca(OH)2＝CaCO3↓＋H2O
④能與水反應生成碳酸，碳酸不穩定，易分解。
CO2 +H2O ===== H2CO3 H2CO3 ===== CO2↑ + H2O
⑤促進植物進行光合作用――――――――――――――4、作氣體肥料
三、二氧化碳對環境的影響

一氧化碳的性質
一、 一氧化碳的主要性質
1、 物理性質：
一氧化碳通常是無色，無味、有毒的氣體，密度比空氣略小（28<29），難溶於水
2、 化學性質：
①、可燃性 2CO＋O2

點燃
2CO2 （藍色火焰）--------- 做燃料
②、毒性 易與血液中的血紅蛋白結合,造成生物體內缺氧
③、還原性 CO＋2CuO

△
2Cu＋CO2 --------------- 冶金工業

CO2與CO的比較

二氧化碳
一氧化碳
化學式
CO2
CO
物理性質
無色無味的氣體，密度比空氣大，能溶於水
無色，無味，密度比空氣略小，難溶於水
化學性質
一般不能燃燒，也不支持燃燒，沒有還原性，可與鹼溶液反應，沒有毒性
能燃燒，有還原性，不能與鹼溶液反應，有劇毒
聯系
兩者間能相互轉化：CO

高溫被C還原

①燃燒 ②還原金屬
CO2

⑦ 碳單質的物理性質

碳的物理性質1.除木頭外,以單質存在 木頭中以纖維素澱粉等存在2.碳一般顯正價,易與具有氧化性的物質結合,氧化性越強結合越容易但有些特例如CH4 碳是-4價在有機化合物里可以自己形成碳鏈等3.這是各國科學家正在研究的課題,還處於技術封閉階段電弧放電法，激光蒸發法，氣相沉積法等,這些誰也不懂金剛石晶體屬立方晶系，是典型的原子晶體，每個碳原子都以sp3雜化軌道與另外四個碳原子形成共價鍵，構成正四面體。這是金剛石的面心立方晶胞的結構。由於金剛石晶體中C-C鍵很強，所有價電子都參與了共價鍵的形成，晶體中沒有自由電子，所以金剛石不僅硬度大，熔點高，而且不導電。在石墨晶體中，碳原子以sp2雜化軌道和鄰近的三個碳原子形成共價單鍵，構成六角平面的網狀結構，這些網狀結構又連成片層結構。層中每個碳原子均剩餘一個未參加sp2雜化的p軌道，其中有一個未成對的p電子，同一層中這種碳原子中的m電子形成一個m中心m電子的大∏鍵(鍵)。這些離域電子可以在整個兒碳原子平面層中活動，所以石墨具有層向的良好導電導熱性質。石墨的層與層之間是以分子間力結合起來的，因此石墨容易沿著與層平行的方向滑動、裂開。石墨質軟具有潤滑性。由於石墨層中有自由的電子存在，石墨的化學性質比金剛石稍顯活潑。在C60分子中，每個碳原子以sp2雜化軌道與相鄰的三個碳原子相連，剩餘的未參加雜化的一個p軌道在C60球殼的外圍和內腔形成球面大∏鍵，從而具有芳香性。墨汁的主要成分是骨膠和炭黑 炭黑是一種無定形碳無定形碳指木炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和炭黑等。除骨炭含碳在10%左右以外，其餘主要成分都是單質碳。煤炭是天然存在的無定形碳，其中含有一些由碳、氫、氮等組成的化合物。所謂無定形碳，並不是指這些物質存在的形狀，而是指其內部結構。實際上它們的內部結構並不是真正的無定形體，而是具有和石墨一樣結構的晶體，只是由碳原子六角形環狀平面形成的層狀結構零亂而不規則，晶體形成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量雜質。

⑧ 碳物理性質是什麼

碳60
（俗稱：
布基
球）是灰黑色的固體.除金剛石、
石墨
外，近年來，科學家們又發現了一些以新的
單質
形態存在的
碳單質
，
碳元素
的第三種
同素異形體
，其中比較重要的是1985年發現的
C60
。C60是一種由60個
碳原子
構成的分子，形似足球。目前，人們對C60的研究已經取得了很大的進展，將C60應用於
超導體
、材料科學等領域的探索正在不斷地深入。我國在這方面的研究也取得了重大的成果，如
北京大學
和
中國科學院物理所
合作，已成功地研製出了金屬摻雜C60的超導體。可以說，C60的發現，對於碳化學甚至整個化學領域的研究具有非常重要的意義。
從C60被發現的短短的十多年以來，
富勒烯
已經廣泛地影響到物理學、化學、材料學、電子學、生物學、
醫葯學
各個領域，極大地豐富和提高了科學理論，同時也顯示出有巨大的潛在應用前景。
據報道，對
C60分子
進行摻雜，使C60分子在其籠內或籠外俘獲其它原子或集團，形成類C60的衍生物。例如C60F60，就是對C60分子充分氟化，給C60球面加上氟原子，把C60球殼中的所有電子「鎖住」，使它們不與其它分子結合，因此C60F60表現出不容易粘在其它物質上，其潤滑
性比
C60要好，可做超級耐高溫的潤滑劑，被視為「分子滾珠」。再如，把K、Cs、Tl等金屬原子摻進C60分子的籠內，就能使其具有
超導性
能。用這種材料製成的電機，只要很少電量就能使轉子不停地轉動。再有C60H60這些
相對分子質量
很大地
碳氫化合物
熱值
極高，可做火箭的燃料。等等。
C60分子C60分子是一種由60個碳原子構成的分子，它形似足球，是一種很穩定的分子，主要應用於材料科學，超導體等方面。金剛石、石墨、C60分子的結構示意圖.世人矚目的
足球烯
－C60.C60分子是一種由60個碳原子結合形成的穩定分子，它具有60個頂點和32個面，其中12個為
正五邊形
，20個為
正六邊形
，它形似足球，因此又被稱為足球烯。足球烯是美國休斯頓
賴斯大學
的克羅脫（Kroto,
H.W.）和史沫萊（Smalley,
R.E.）等人於1985年提出的，他們用大功率
激光束
轟擊石墨使其氣化，用1MPa壓強的
氦氣
產生超聲波，使被激光束氣化的碳原子通過一個小噴嘴進入真空膨脹，並迅速冷卻形成新的碳原子，從而得到了C60。C60的組成及結構已經被質譜，
X射線分析
等實驗證明。此外，還有
C70
等許多類似C60分子也已被相繼發現。1991年，科學家們發現，C60中摻以少量某些金屬後具有超導性，且這種材料的製作工藝比製作傳統的
超導材料
——陶瓷要簡單，質地又十分堅硬，所以人們預言C60在超導材料領域具有廣闊的應用前景。碳60分子俗稱
布基球
，由60個碳原子構成，它們組成一個籠狀結構。這一分子於1985年被發現後因它具有特殊性質，一直是化學家們的熱門研究對象。
CSC_ccc
2006-11-14
19:12:46
·碳－60分子是科學家發現的，它由60個碳原子組成形似足球的分子，因而又被稱為「巴基球」，又被稱為「布基球」。在過去的實驗中，它表現出與普通形態的碳元素大不相同的物理、化學性質.
相對分子質量為720.

⑨ 碳元素的單質簡介

碳在地殼中的質量分數為0.027%，在自然界中分布很廣。以化合物形式存在的碳有煤、石油、天然氣、動植物體、石灰石、白雲石、二氧化碳等。
截止1998年底，在全球最大的化學文摘——美國化學文摘上登記的化合物總數為18.8百萬種，其中絕大多數是碳的化合物。
眾所周知，生命的基本單元氨基酸、核苷酸是以碳元素做骨架變化而來的。先是一節碳鏈一節碳鏈地接長，演變成為蛋白質和核酸；然後演化出原始的單細胞，又演化出蟲、魚、鳥、獸、猴子、猩猩、直至人類。這三四十億年的生命交響樂，它的主旋律是碳的化學演變。可以說，沒有碳，就沒有生命。碳，是生命世界的棟梁之材。
純凈的、單質狀態的碳有三種，它們是金剛石、石墨、C60。它們是碳的三種同素異形體。 金剛石晶瑩美麗，光彩奪目，是自然界最硬的礦石。在所有物質中，它的硬度最大。測定物質硬度的刻畫法規定，以金剛石的硬度為10來度量其它物質的硬度。例如Cr的硬度為9、Fe為4.5、Pb為1.5、鈉為0.4等。在所有單質中，它的熔點最高，達3823K。
金剛石晶體屬立方晶系，是典型的原子晶體，每個碳原子都以sp3雜化軌道與另外四個碳原子形成共價鍵，構成正四面體。這是金剛石的面心立方晶胞的結構。
由於金剛石晶體中C─C鍵很強，所有價電子都參與了共價鍵的形成，晶體中沒有自由電子，所以金剛石不僅硬度大，熔點高，而且不導電。
室溫下，金剛石對所有的化學試劑都顯惰性，但在空氣中加熱到1100K左右時能燃燒成CO2。
金剛石俗稱鑽石，除用作裝飾品外，主要用於製造鑽探用的鑽頭和磨削工具，是重要的現代工業原料，價格十分昂貴。 石墨烏黑柔軟，是世界上最軟的礦石。石墨的密度比金剛石小，熔點比金剛石僅低50K，為3773K。
在石墨晶體中，碳原子以sp2雜化軌道和鄰近的三個碳原子形成共價單鍵，構成六角平面的網狀結構，這些網狀結構又連成片層結構。層中每個碳原子均剩餘一個未參加sp2雜化的p軌道，其中有一個未成對的p電子，同一層中這種碳原子中的m電子形成一個m中心m電子的大∏鍵(鍵)。這些離域電子可以在整個兒碳原子平面層中活動，所以石墨具有層向的良好導電導熱性質。
石墨的層與層之間是以分子間力結合起來的，因此石墨容易沿著與層平行的方向滑動、裂開。石墨質軟具有潤滑性。
由於石墨層中有自由的電子存在，石墨的化學性質比金剛石稍顯活潑。
由於石墨能導電，有具有化學惰性，耐高溫，易於成型和機械加工，所以石墨被大量用來製作電極、高溫熱電偶、坩堝、電刷、潤滑劑和鉛筆芯。 20世紀80年代中期，人們發現了碳元素的第三種同素異形體──C60。我們從以下三個方面介紹C60
1996年10月7日，瑞典皇家科學院決定把1996年諾貝爾化學獎授予Robert FCurl，Jr(美國)、Harold WKroto(英國)和Richard ESmalley(美國)，以表彰他們發現C60。
1995年9月初，在美國得克薩斯州Rice大學的Smalley實驗室里，Kroto等為了模擬N型紅巨星附近大氣中的碳原子簇的形成過程，進行了石墨的激光氣化實驗。他們從所得的質譜圖中發現存在一系列由偶數個碳原子所形成的分子，其中有一個比其它峰強度大20~25倍的峰，此峰的質量數對應於由60個碳原子所形成的分子。
C60分子是以什麼樣的結構而能穩定呢？層狀的石墨和四面體結構的金剛石是碳的兩種穩定存在形式，當60個碳原子以它們中的任何一種形式排列時，都會存在許多懸鍵，就會非常活潑，就不會顯示出如此穩定的質譜信號。這就說明C60分子具有與石墨和金剛石完全不同的結構。由於受到建築學家Buckminster Fuller用五邊形和六邊形構成的拱形圓頂建築的啟發，Kroto等認為C60是由60個碳原子組成的球形32面體，即由12個五邊形和20個六邊形組成，只有這樣C60分子才不存在懸鍵。
在C60分子中，每個碳原子以sp2雜化軌道與相鄰的三個碳原子相連，剩餘的未參加雜化的一個p軌道在C60球殼的外圍和內腔形成球面大∏鍵，從而具有芳香性。為了紀念Fuller，他們提出用Buckminsterfullerene來命名C60，後來又將包括C60在內的所有含偶數個碳所形成的分子通稱為Fuller，中譯名為富勒烯
碳六十的制備
用純石墨作電極，在氦氣氛中放電，電弧中產生的煙炱沉積在水冷反應器的內壁上，這種煙炱中存在著C60、C70等碳原子簇的混合物。
用萃取法從煙炱中分離提純富勒烯，將煙炱放入索氏(Soxhlet)提取器中，用甲苯或苯提取，提取液中的主要成分是C60和C70，以及少量C84和C78。再用液相色譜分離法對提取液進行分離，就能得到純凈的C60溶液。C60溶液是紫紅色的，蒸發掉溶劑就能得到深紅色的C60微晶。
碳六十的用途
從C60被發現的短短的十多年以來，富勒烯已經廣泛地影響到物理學、化學、材料學、電子學、生物學、醫葯學各個領域，極大地豐富和提高了科學理論，同時也顯示出有巨大的潛在應用前景。
據報道，對C60分子進行摻雜，使C60分子在其籠內或籠外俘獲其它原子或集團，形成類C60的衍生物。例如C60F60，就是對C60分子充分氟化，給C60球面加上氟原子，把C60球殼中的所有電子「鎖住」，使它們不與其它分子結合，因此C60F60表現出不容易粘在其它物質上，其潤滑性比C60要好，可做超級耐高溫的潤滑劑，被視為「分子滾珠」。再如，把K、Cs、Tl等金屬原子摻進C60分子的籠內，就能使其具有超導性能。用這種材料製成的電機，只要很少電量就能使轉子不停地轉動。再有C60H60這些相對分子質量很大地碳氫化合物熱值極高，可做火箭的燃料。等等。