为什么石墨烯具有六边形晶格或蜂窝状结构?

时间:2021-01-20 08:57:57   作者:
我假设你们对杂化的概念很熟悉。

简而言之——石墨烯碳原子中sp2杂化键的三角形平面取向导致蜂窝/六边形模式。

石墨烯中的碳进行sp2杂化,形成三个sp2轨道,它们相互之间的角度为120度(见下图):

为什么石墨烯具有六边形晶格或蜂窝状结构

碳的4个价电子中的3个占据了上面的3个sp2杂化轨道这些轨道会与相邻碳原子的sp2杂化键结合。注意,在上面的图中,对于3个sp2轨道的碳原子,我们需要3个碳原子,每个碳原子有一个sp2轨道来满足成键的要求。对于最大的末端重叠,就像任何sigma键一样,你可能会这样放置新的碳原子:

为什么石墨烯具有六边形晶格或蜂窝状结构

不断重复这个模式,新引入的sp2键仍然未成键,你会得到石墨烯的六边形模式!

推论1:由于这种模式是由sp2化学键的固有性质产生的,你可能会期望同样的模式出现在任何保持相同的sp2键类型的平面材料上。六方氮化硼就是一个很好的例子。

推论2:如果sp2键更倾向于保持三角形的平面取向,人们可能会争论为什么同样的石墨烯薄片可以折叠成碳纳米管?因此,我们应该注意到碳纳米管的杂化结构经过了轻微的修改,使得它可以折叠。
声明:本文内容由互联网用户自发贡献自行上传,本网站不拥有所有权,未作人工编辑处理,也不承担相关法律责任。如果您发现有涉嫌版权的内容,欢迎发送邮件至:123456789@qq.com 进行举报,并提供相关证据,工作人员会在5个工作日内联系你,一经查实,本站将立刻删除涉嫌侵权内容。