单选题
碳在自然界中有金刚石和石墨两种存在形式,其中石墨是().
A
绝缘体
B
导体
C
半导体
答案解析
正确答案:B
解析:
**解析:**
碳元素在自然界中主要有金刚石和石墨两种同素异形体,虽然它们都由碳原子构成,但由于原子排列方式不同,导致它们的物理性质(特别是导电性)存在巨大差异。
1. **石墨的结构与导电性**:
石墨具有层状结构。在每一层内,碳原子以 $sp^2$ 杂化轨道形成六角平面的网状结构。每个碳原子贡献出 3 个价电子形成共价键,而剩下的第 4 个价电子成为自由电子(或称为离域 $\pi$ 电子),可以在层内自由移动。正是这些自由电子使得石墨具有良好的导电性,因此石墨属于**导体**。这也是为什么石墨常被用于制作电极、电刷等导电材料的原因。
2. **金刚石的对比**:
金刚石中,每个碳原子都以 $sp^3$ 杂化轨道与周围 4 个碳原子形成牢固的共价键,构成正四面体结构。所有的价电子都参与了成键,没有自由移动的电子,因此金刚石是典型的**绝缘体**(在纯净状态下)。
**选项分析:**
* A. 绝缘体:这是金刚石的特性,不是石墨的。
* B. 导体:石墨内部存在自由移动的电子,能够导电,符合题意。
* C. 半导体:石墨的导电性能远优于半导体,通常归类为导体(半金属)。
故正确答案为 **B**。
相关知识点:
石墨是导体
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