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并不是所有碳材料都是黑色的。金剛石也是碳材料,晶瑩剔透、光彩奪目,跟常見的石墨、碳纖維大相徑庭。以至于常人很難把金剛石歸結為碳材料的范疇。這里面顏色的差異就隱藏在組成碳材料原子的排列結構上。
物質表現(xiàn)出不同的顏色,其原理在今天已經非常了解了,當物質(分子或離子)吸收了相當可見光能量的電磁波后,就會表現(xiàn)出被人眼所能覺察到的顏色。所以物質之所以具有不同的顏色,這是因為它對不同的波長的可見光具有選擇性吸收的結果。而表現(xiàn)為黑色的碳材料,就是因為它吸收了所有波長可見光,所以表現(xiàn)為黑色。
表現(xiàn)為黑色的碳材料,如石墨、碳纖維、不定性碳等,之所以吸收所有的顏色的可見光,主要是因為含有石墨微晶這種結構。
在元素周期表中,C排在第6位,原子核外有6個電子,按照電子排列規(guī)則,C原子外層有4個自由電子,需要與其他電子組合成化合建才能達到穩(wěn)定狀態(tài)。而石墨微晶結構中,1個碳原子與周圍3個碳原子形成共價鍵,組成六邊形網(wǎng)格結構,這種六元網(wǎng)格結構堆垛起來,形成石墨微晶結構。