金刚石的碳碳键数量可以通过其晶体结构来分析。金刚石是典型的原子晶体,其结构特点如下:
每个碳原子的键合情况
每个碳原子与周围四个碳原子通过共价键形成正四面体结构,因此每个碳原子形成4个C-C键。
键的共享机制
由于每个C-C键由两个碳原子共享,因此每个碳原子实际“拥有”2个独立的C-C键。
计算1mol金刚石中的C-C键数量
1mol金刚石含有6mol碳原子(因为1mol碳原子含6mol电子,金刚石中每个碳原子形成2个键)。
每个碳原子贡献2个独立的C-C键,因此1mol金刚石中含有的C-C键总数为:
$$
6 text{mol C} times 2 text{C-C键/C} = 12 text{mol C-C键}
$$
但每个C-C键被两个碳原子共享,因此实际独立的C-C键数量为:
$$
frac{12 text{mol C-C键}}{2} = 2 text{mol C-C键}
$$
综上, 1mol金刚石中含有2mol碳碳键 。