金刚石和石墨是纯净物吗

金刚石和石墨都是纯净物，它们由单一碳元素构成。金刚石结构中每个碳原子与四个其他碳原子形成牢固的共价键，形成坚硬的三维网络。石墨则由碳原子排列成层状结构，层间通过较弱的范德华力连接。两种物质虽然物理性质差异极大，但化学成分完全相同，都属于碳元素的同素异形体。实验室中可通过高温高压合成金刚石，石墨则天然存在于某些岩石中。

金刚石和石墨的纯净性可通过多种实验验证。燃烧实验显示两者只产生二氧化碳气体，没有其他杂质。X射线衍射分析证实它们的晶体结构由单一碳原子组成。工业应用中，金刚石用于切割工具，石墨用作电极材料，这些用途都基于它们的纯碳特性。两种物质在极端条件下可相互转化，进一步证明它们是同一元素的不同形态。