【まとめ】炭素の同素体の種類と構造、性質の違い計算の解法

炭素の同素体の構造や性質、計算法をまとめてみた
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どうも、ネットで1万人以上に受験化学を教えています受験化学コーチわたなべです。

今回は、同素体の中でも最重要といっても過言では無い炭素の同素体を紹介します。炭素の同素体は、メインは「ダイヤモンドと黒鉛」です。

 

この問題は、いろんな出題の仕方があります。ダイヤモンドと黒鉛の違いを記述せよ と言われることもありますし、ダイヤモンドと黒鉛の構造が出題されたりします。

 

しっかり最後まで読んでみてください。

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実は、同素体の中でも炭素の同素体の重要度は段違いです。なので、あまりにも重要ポイントが多いので、この記事だけでなく別記事も読むことをオススメします。

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※この記事だけなら2〜3分で読み終えられますので、自分が弱いところを確認してそこを重点的に勉強していってください

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炭素の同素体の種類と性質

炭素の同素体の種類

炭素・ダイヤモンド・フラーレン

性質を表で比較していきます。

黒鉛 ダイヤモンド フラーレン
化学式 C(化学式) C(組成式) C60,C70(,C80
黒色 無色透明
構造 炭素の六角形からできる層がファンデルワールス力で結合 正四面体構造が連続 C原子がサッカーボール型に結合
性質 やわらかい

もろい

電気をよく通す

光沢あり
極めて硬い

電気を通さない
ナノテクノロジーに利用

 

最頻出:黒鉛とダイヤモンドの違い

この黒鉛とダイヤモンドの違いが、炭素の同素体の中でも一番よくでます。

ダイヤモンドと黒鉛の違いで外せない2ポイント
  • 硬さと強度の違い
  • 電気伝導性

また、これがわかるだけではダメです。

出題者
ダイヤモンドと黒鉛の違いを記述せよ(20文字

って言う人もいれば、

出題者
ダイヤモンドと黒鉛の違いを記述せよ(100文字

と文字数が変わることがあります。文字数が少ないときは、ただただ違いを話せばいいだけですが、100文字の時は、なぜ違いが生じるのか? の理由も書かなければなりません。詳しくはこちら

ダイヤモンドと黒鉛の違いの記述はこの2つを外すな!

炭素の同素体の定番の計算問題

ダイヤモンド型構造の計算問題

共有結合の結晶(ダイヤモンド)

引用:http://bb.phys.se.tmu.ac.jp/~bb/pukiwiki/index.php?Neutron_xray_2%2FC

このダイヤモンド型構造は、実はダイヤモンドだけじゃ無いんですよ。ダイヤモンド型構造を取るのはケイ素や二酸化ケイ素などの共有結合の結晶だけでなく、氷のような分子結晶もダイヤモンド型の構造をとるのです。

 

ダイヤモンド型構造でも、『単位格子内の原子の個数』『密度』『原子間距離』『充填率』が出題されます。金属結晶だけでなく、ダイヤモンド型構造でもこれらが問われた時に解けるようにしておかないといけません。

ダイヤモンド型結晶の問題解法!覚えるべき事4選!

フラーレンの面心立方格子の計算問題

フラーレンの入試出題ポイント

サッカーボール型のフラーレン

この球体の分子は、分子同士がファンデルワールス力で分子結晶を作ります。すると、

フラーレンの分子結晶

このように、分子結晶が「面心立方格子」を作ります。この面心立方格子の計算問題が入試問題に出題されます

補足
高校化学では説明できないことが多いので、性質よりも計算が主に出題されます。

こちらの記事で、フラーレンのみを取り上げてみました。なので、ぜひ読んでみてください。

フラーレンとは?入試問題に出題されるポイントをまとめてみた

最後に

てな訳で、ダイヤモンドと黒鉛とフラーレンについてまとめてみました。かなり入試に出るポイントを凝縮して押さえてみましたので、ぜひとも1つ1つできるようにしてください。

 

また、このブログでは、このような、入試に出る問題に着目する『受験化学』のテクニックを扱っています。また、ブログだけでなくメルマガでもブログでは書けない受験テクニックを公開しています。

 

今、期間限定で理論化学テクニックをまとめた電子書籍「理論テンプレート」を無料配布しています。また無料動画講義も付いてきます。メールアドレスだけ登録でダウンロードできます。

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ABOUTこの記事をかいた人

受験化学コーチわたなべ

浪人の夏休みまで死ぬほど勉強したにも関わらず偏差値50を割ることも。そんな状態から効率よく化学を学び化学の偏差値を68まで爆発的に伸ばした。その経験を塾講師としてリアル塾で発揮するも、携われる生徒の数に限界を感じ化学受験テクニック塾を開講。 自己紹介の続きを読む。