同为碳的晶体，为什么钻石是透明的，而石墨就不透明？ _石墨

碳是自然界中最常见的元素之一，也是地球上含量最丰富的元素之一，有很多常见物质都主要由碳元素组成。比如动植物和菌类等生命物种本身和这些生物遗体形成的煤、石油、天然气等，再如石头的主要成分是碳酸钙，其中也有大量的碳元素。不过这里我们重点讲一下金刚石和石墨，这两种东西都由纯粹的碳元素组成，不像其他物质还有大量其他元素，然而这两种东西各自呈现出来的性子却完全不同。

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金刚石可以做成钻石，也可以说钻石就是金刚石，其硬度非常高，是自然界中已知硬度最高的物质，其摩氏硬度是硬度为10，也是唯一一种摩氏硬度为10的自然界物质。但是石墨就不同了，它是自然界中最软的物质之一，而且是又滑又软，因此常被用作润滑剂。

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硬度不同之外，这两种东西的色泽度也很不相同，石墨的颜色非常黑，是漆黑而不透明的，但是钻石却是透明的，透光性很好。

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另外还有一个很大的不同就是金刚石并不导电，是良好的绝缘体；但是石墨的导电性能非常好，是优良的导体，甚至可以将石墨粉做成炸弹，这种石墨炸弹如果在敌方的发电厂、变电厂和供电系统上空中被引爆，飘洒下来的石墨碳纤维就可以将敌方的供电设施瘫痪掉，那么敌方的工厂就无法运转，城市也会陷入瘫痪状态。

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既然金刚石与石墨都是由碳元素组成的单质，它们的物理性质为什么还会有这么大的差异呢？这是由于其碳原子排列方式不同造成的。

金刚石和石墨都是碳元素的同素异形体。石墨中每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子，排列方式呈六边形，以共价键结合，构成共价分子，这样石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键，每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷，所以石墨可以导电。而且石墨中碳原子的结构为六角形，相互之间呈片状重叠，这种层状结构导致石墨受压后很容易滑动，硬度也不高，所以石墨摸上去非常滑润，是良好的固态润滑剂。又因为扁平的石墨片材可吸收不同波长的光，因此表现为不透明的黑色。

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但是金刚石晶体为正四面体结构，其中碳原子的4个孤对电子可以全部形成共价键，因此就没有自由电子，这样金刚石就不能导电。而且金刚石中碳原子以四价键链接，由于钻石中的C-C键很强，所有的价电子都参与了共价键的形成，形成金字塔状的晶体结构，所以金刚石硬度非常大。且金刚石的这种结构也使得它可吸收的光波段很少，照射到金刚石上的光线大部分被反射出去，因此它虽然硬度很高，看上去却是透明的。

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不过石墨和金刚石的分子和原子结构很难解体，因此它们都很耐高温，金刚石的熔点是3550℃，而石墨常温下压根就没有熔点，它会在3652℃～3697℃直接升华，因此石墨常被作为耐温材料应用于各种高温隔温设施中。

其他网友观点

回答：原因是结构不同导致的。具体原因且听老郭为您细细道来。

一、什么是透明？

我们在日常生活中遇到的透明物质也是有不少的，空气、玻璃、水晶、钻石、水、某些树脂材料等等都能透光，甚至是一些很薄的纸张也是能透光的。我们看到，其实所谓的透明就是透光，光可以从物质的一个表面进入，从与这个表面平行的另外一个面透出的现象这就是透明。

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二、透明的物质不论什么状态都透明吗？

答案是否定的。首先拿玻璃来说，玻璃是我们日常都非常常见的透明物质，但实际上，我们真正接触的玻璃，在平时的应用当中，也就是几毫米的厚度，100毫米的玻璃砖都是很少见的。如果我们把玻璃碾碎成为玻璃渣，我们会发现玻璃就不透明了。其次，我们再来说说水。从超市里面买回来的纯净水和矿泉水都是清亮透明的，我们捧起一捧海水也是如此（有泥沙的除外）。然而我们都知道，在海洋300米以下除了微弱的蓝光，基本上就没有光线了。同样，在大雾天（空气中的小水滴）能见度很差，我们的视野看不了多远的距离。

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三、透光和不透光的科学原理

我们小结前面的分析可以看出，一个物体是不是透光，跟它的组成材料，形状、状态和透光的厚度等物理参数有关。那么这里面是不是有什么科学道理呢？是有的，由于光具有波粒二象性，透光的科学原理可以从波动性和粒子性两个角度给出说明。

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第一、透明的科学原理

从波动性的角度来说，透光物质的分子一般都比较小，分子间的间距都比较大。这种情况下，光波可以轻松绕过阻挡它前进的分子，就像湖水中的一个小物体不能阻挡水面波动的传播是一个道理的。

从量子力学的角度来说，空隙很大，绝大部分光线可以轻松穿过，没有阻挡。这就像是两个人在操场上相向跑步，他们是很难撞在一起的，因为太开阔了。但如果这两个人是在一个狭窄的胡同里相向而行，那撞上的几率就大。

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第二、不透明的科学原理

前面提到的海底过了300米深度就基本上不透光了，这是因为，光在前进的过程中遇到的物质实在是太多了，虽然一点点的绕射能量损失没有什么，但是经过不断的积累，达到一定深度的时候光线基本上都被海水吸收完毕。所以300米下的海水是漆黑一片的。那种透明的薄纸也是这个道理，虽然透明度没有玻璃高，但是一张纸的透明效果还是不错的。如果我们把这种薄纸叠加起来，一张、两张……十张呢？我们就会发现，不透明了。

大雾和碎玻璃不透明又是个什么情况呢？其实这是因为不论是大雾还是碎玻璃，已经不是一整块的物体了在这些碎片之间还有空气这个介质。光线在通过不同介质的时候会发生折射和反射，由于碎片是大量的杂乱无章的，所以光线就会在这些界面上不断地发生折射和反射，光程增加，反射面增加，最后光被碎玻璃或者是小水滴完全吸收，所以它们就不透明了。

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四、为什么钻石透光而石墨是黑的

我们前面铺垫了那么多，就是为了说明金刚石和石墨为什么透光性不同。这两种物质分别是碳元素的同素异构体，金刚石的碳原子呈现出空间正四面体结构，而石墨是片层结构。我们对照前面的分析就可以知道，碳原子的直径为：91pm(10^-12米)，金刚石碳原子间距为：0.1544nm，碳原子之间以共价键结合，可见光的波长在380～780纳米。对于可见光来说，金刚石中的碳原子就是阻挡在它前进的路上的一些小点点，相当于前进的水波遇到了一些灰尘的阻挡。光波是可以轻松绕射的，每一个碳原子对光波的能量损耗极低。