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,虽然它们由相同的碳原子组成,但由于原子排列方式不同,导致物理性质差异巨大,特别是在导电性方面:
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,石墨常被用作电极、电刷等导电材料。
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**(同时也是自然界中最硬的物质)。
**选项分析:**
* A. 绝缘体:这是金刚石的特性,不是石墨的。
* B. 导体:石墨含有自由电子,能导电,符合题意。
* C. 半导体:虽然某些形式的碳纳米材料可能表现出半导体特性,但常规块状石墨是良导体。
故正确答案为 **B**。
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