为什么石墨会导电？
我们在初中刚接触化学就经常听到，结构决定性质。石墨也一样，它导电也是跟它结构有关。高中化学，我们简单学习了分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。事实上，这几类晶体都是人为定义的，这几种晶体间没有明显界限，三种晶体存在相互关系，各自也含有对方成分。所以，也形成了一些过渡性键型。石墨就是典型的混合型晶型。我们先来看石墨结构
石墨具有层状结构，黑色小球就是碳原子，同一层碳原子以共价键相连，层与层之间以分子间作用力连在一起，距离约为335pm。
我们知道，碳原子的价层电子数是4个。但是，上图中，每个碳原子只成3个键。我们看同一层，同一层中的一个碳原子采用sp2杂化，三个sp2杂化轨道和邻近的碳原子以共价键连在一起，sp2杂化轨道键角为120º。所以，图中同层碳原子之间形成正六边形。并且，sp2杂化轨道是平面。因此，图中的每一层是平面。然而，每个碳原子采用sp2杂化轨道都剩下一个2p电子。通过sp2杂化轨道电子云图，我们可以知道，这个2p轨道都垂直于sp2杂化轨道平面，且相互平行，相互平行的p电子轨道形成π键，由于同一层含有许多个碳原子，含有许多2p电子轨道，因此，所有的2p轨道都参与形成π键，这种含有很多个原子的π键叫做大π键。
我们高中学习化学时接触的更多是乙烯一类的π键，这类π键都局限在两个碳之间，也叫定域π键。但是，刚才说了，大π键并不是局限于两个原子之间，而是涉及很多原子，可以在多个原子间运动，也叫离域π键。所以，石墨碳原子间形成的大π键可以运动，就想金属键的电子一样。所以，它具有导电性和导热性。由于层与层之间由分子间作用力连起来，导致它的作用力较弱，所以层与层之间可以滑动，表现为润滑性。
总之，石墨由于既有共价键，大π键，又有分子间作用力，因此它属于混合晶型。也导致它有导电性、导热性和润滑性等性质。
