焦炭 炭黑 石墨 金刚石的作用

【专家解说】：以单质形式存在的碳有金刚石、石墨，还有无定形碳，如木炭、活性炭、焦碳和炭黑等。 1、金刚石、石墨的物理性质和用途 金刚石 石墨 外观 无色透明正八面体晶体 深灰色有金属光泽的细鳞片状固体 硬度 最硬 最软 导电性 无 良好 导热性 无 良好 用途 钻探机钻头、刻刀、装饰品 电极、铅笔芯、润滑剂 金刚石、石墨都是由元素组成的单质，但它们的物理性质有很大的差别。这是因为金刚石、石墨中碳原子的排列方式不同。 2、木炭、焦炭、活性炭、炭黑等通常称为无定形碳，它们主要是由石墨的微小晶体和少量杂质构成的。木炭具有吸附能力，能吸附气体或染料等微小微粒，常用它来吸附一些食品和工业产品里的色素，也可以用它吸附有臭味的物质。活性炭的吸附能力比木炭还强，防毒面具里就是用它来吸附毒气的，焦炭常用于冶金工业，如炼铁。炭黑可以用于制造颜料。 [资料]： 1、金刚石的晶体结构 金刚石晶体中的构成微粒是碳原子。每个碳原子位于正四面体的中心，周围四个碳原子位于四个顶点上，在空间构成连续的，坚固的骨架结构。 2、石墨的晶体结构 石墨中的碳原子与相邻的三个碳原子结合，形成正六连形蜂巢状的平面层状结构。 （I） （II） 在金刚石（I）和石墨（II）的晶体里碳原子排列的情况 3、C60 近年来，科学家们发现除金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式存在的碳。其中发现较早已在研究中取得重要进展的是C60分子。 C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球（如图所示），因此又名足球烯。 C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形。 C60分子结构示意图 足球烯是美国休斯顿大学的克罗脱（Kroto, H.W.）和史沫莱（Smalley, R.E.）等人于1985年提出的。他们用大功率激光束轰击石墨使其气化，用1MPa压强的氦气产生超声波，使被激光束的气化的碳原子通过一个小喷嘴进入真空膨胀，并迅速冷却形成新的碳原子，从而得到了C60。C60的组成及结构已经被质谱、X射线分析等实验所证明。此外，还有C70等许多类似C60的分子也已被相继发现。 我国北京大学化学系和物理系研究小组也研制出C60分子。目前，人们对C60分子等许多类似C60反应的认识正在不断深入，它应用于材料科学、超导体等方面的研究正在进行中。 4、硬度计 鉴定矿物相对硬度的标准——摩氏硬度计。由德国矿物学家摩氏（Friedrich Mohs, 1773～1839）在1822年提出，故名。它是由十种常见的矿物组成，按其本身硬度依次（从小到大）排列：（1）滑石；（2）石膏；（3）方解石；（4）萤石；（5）磷灰石；（6）长石；（7）石英；（8）黄玉；（9）刚玉；（10）金刚石。鉴定时可在未知矿物上选一平滑面，用上列已知矿物的一种加以刻划，如果在未知矿物面上留下刻痕，则表示已知硬度比未知矿物高；如相反，则未知矿物在已知矿物面上留下刻痕。如此依次试验，即可求得未知矿物的相对硬度。 如果把十种矿物名称做些简化，并断成三句韵语如：“滑、膏、方、萤、磷、长，石英、黄玉、刚、金刚。”这样整理后，念起来上口，便于记忆。 5．黑火药与燃放鞭炮 制造鞭炮和焰火都要用到黑火药。黑火药是我国古代四大发明之一。把木炭粉、硫黄粉和硝酸钾按一定的比例混合，就可以制得黑火药。黑火药点燃时，硝酸钾分解放出氧气，使硫黄、木炭剧烈燃烧，放出大量热，生成大量气体，气体的体积急剧膨胀而引起爆炸。 2KNO3+3C+S K2S+3CO2↑+N2↑ 爆炸产生的K2S微粒形成浓烟，电影里一些硝烟弥漫的战场，就是由其产生的。 6、吸附 吸附是各种固体表面都有的性质，表面分子和内部分子相比，有剩余作用力。一定质量的物质，吸附能力的大小决定物质表面积的大小。表面积越大，吸附能力越强。木炭和活性炭都具有较大的表面积，因而都具有吸附性。活性炭的吸附能力比木炭强，吸附物质时发生的变化是物理变化。