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高中生求解一个问题 已有2人参与
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平时只会逛小木虫的物理数学和生物版……晚自修想到一个化学问题，所以来化学版来提问一下 高中化学里有一个说法：金刚石、SiC、Si的硬度递减是因为共价键能递减（也就是说硬度与键能有关 ？），于是在思考一个问题：掰断一个截面1平方厘米的金刚石铅笔 我们把金刚石划分为这样的结构单元（以下只考虑数量级） C | C |\ C C 不会画图……希望大神能理解，线代表共价键 由于键长大概是几百pm，我们认为键长L的数量级为10^-10,这样一个结构单元我们近似认为正三棱锥（下底面为正三角形上面一个键垂直于下底面……高中生也不知道它的键角……只当数量级正确），这样这个单元在横截面上的面积可当做为L^2，则1平方厘米截面上有1cm^2/L^2=10^16个单元，我们设掰断时断掉下面两个键好了，断键数为2*10^16，1mol有6.02*10^23，也就是说只有10^-7mol左右……乘以键能需要能量几乎可以忽略不计…… 和别人讨论也无果，希望小木虫里的化学专业的大神可以抽空帮忙看一下这里的推理上的问题，小弟谢过了 |
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3楼2014-09-22 21:58:54
2楼2014-09-22 15:44:31
jiagle
专家顾问 (知名作家)
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- 应助: 5678 (副教授)
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小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
xiaoxususy: 谢谢参与 2014-09-23 10:43:25
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
xiaoxususy: 谢谢参与 2014-09-23 10:43:25
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问题是学生问出来倒是可能，首先一定会问自己的老师，老师的物理知识不会用，所以才上传到这里。 前期的数学问题大致合理，所以只沿楼主的思路往下解决就可以了（也只考虑数量级）： 1、从10^(-7)mol化学键说起； 2、化学键的键能为~300kJ/mol，那么对应的能量为10^(-2)J； 3、共价键是有方向性的，当成键两原子错位时才导致化学键断裂，此距离小于10^(-10)m就会断裂； 4、物理上做功的公式是：力*作用距离 = 功(能量)；定F为力，L为作用距离，则 F * L = 10^(-2)J； 5、F = 10^(-2) / 10^(-10) = 10^8 N ~ = 10T 6、计算结果：断裂需要超过10吨的作用力！ 这个作用力还小吗？ |
4楼2014-09-23 09:31:08
5楼2014-09-23 23:22:21
