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焦炭 炭黑 石墨 金刚石的作用

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时间:2024-08-17 08:08:08
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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

【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。
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