CB09 碳，具有多种同素异形体的物质:金刚石，石墨和富勒烯

目标：说明三种不同的碳的同素异形体，并说明由于取向和杂化的不同，同种原子可以具有不同的性质。

在金刚石(上图左)中，每个碳原子以sp3杂化轨道与其他4个碳原 子成键，构成一个四面体结构。
每个碳原子中的四个价电子都配对填在成键轨道中。因此金刚石 很稳定，是具有高熔点的绝缘体和世界上最坚硬的物质。

金刚石是透明的，具有高的折射系数。与之相反，石墨(上图中) 是一种柔软的黑色材料。石墨是由碳原子组成的六元环层状结构构成 的。层与层之间由相对弱的色散力 (伦敦力)结合在一起(见 CB13 和 CB15)。
层之间可以很容易的滑动。石墨的应用之一就是作为润滑剂。
石墨里的每个碳原子通过sp2杂化轨道与其他三个碳原子成键。这一结构可以用共振杂化来表示，其中每个键均具有4/3的部分双键性质。

每个碳原子贡献3个价电子给这3个σ键。第四个电子与相邻的原子形成了p键。这并不是一个定域键，电子可以在整个p键体系中自由移动。平行于层的电子传导率是高的，但垂直于层的则是低的。


   1985 年，发现了碳的第三种同素异形体(左图右)。实际上，它包含很多种结构，其中以美国的建筑师名字命名的，巴克明斯特·富勒烯(Buckminster Fullerene)C60是最著名的。这个分子有60个碳原子， 含有20个六元环和12个五元环，就像一个足球那样。1996年，柯尔(R.F.Curl)、克鲁托(H.W.Kroto)和斯莫利(R.E.Smalley)因该项发现获得了诺贝尔化学奖。除了C60 ，还有一些其他的富勒烯，如橄榄球或雪茄形状的C70，以及所谓的纳米管。
最近还合成了其他的富勒烯，包括嵌入金属的富勒烯。

其他富勒烯的例子:

C70, 轻微伸长的C60.


纳米管: