焦炭 炭黑 石墨 金剛石的作用

【專家解說】：以單質(zhì)形式存在的碳有金剛石、石墨，還有無定形碳，如木炭、活性炭、焦碳和炭黑等。 1、金剛石、石墨的物理性質(zhì)和用途 金剛石 石墨 外觀 無色透明正八面體晶體 深灰色有金屬光澤的細(xì)鱗片狀固體 硬度 最硬 最軟 導(dǎo)電性 無 良好 導(dǎo)熱性 無 良好 用途 鉆探機(jī)鉆頭、刻刀、裝飾品 電極、鉛筆芯、潤(rùn)滑劑 金剛石、石墨都是由元素組成的單質(zhì)，但它們的物理性質(zhì)有很大的差別。這是因?yàn)榻饎偸?、石墨中碳原子的排列方式不同? 2、木炭、焦炭、活性炭、炭黑等通常稱為無定形碳，它們主要是由石墨的微小晶體和少量雜質(zhì)構(gòu)成的。木炭具有吸附能力，能吸附氣體或染料等微小微粒，常用它來吸附一些食品和工業(yè)產(chǎn)品里的色素，也可以用它吸附有臭味的物質(zhì)?；钚蕴康奈侥芰Ρ饶咎窟€強(qiáng)，防毒面具里就是用它來吸附毒氣的，焦炭常用于冶金工業(yè)，如煉鐵。炭黑可以用于制造顏料。 [資料]： 1、金剛石的晶體結(jié)構(gòu) 金剛石晶體中的構(gòu)成微粒是碳原子。每個(gè)碳原子位于正四面體的中心，周圍四個(gè)碳原子位于四個(gè)頂點(diǎn)上，在空間構(gòu)成連續(xù)的，堅(jiān)固的骨架結(jié)構(gòu)。 2、石墨的晶體結(jié)構(gòu) 石墨中的碳原子與相鄰的三個(gè)碳原子結(jié)合，形成正六連形蜂巢狀的平面層狀結(jié)構(gòu)。 （I） （II） 在金剛石（I）和石墨（II）的晶體里碳原子排列的情況 3、C60 近年來，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)除金剛石、石墨外，還有一些新的以單質(zhì)形式存在的碳。其中發(fā)現(xiàn)較早已在研究中取得重要進(jìn)展的是C60分子。 C60分子是一種由60個(gè)碳原子構(gòu)成的分子，它形似足球（如圖所示），因此又名足球烯。 C60是單純由碳原子結(jié)合形成的穩(wěn)定分子，它具有60個(gè)頂點(diǎn)和32個(gè)面，其中12個(gè)為正五邊形，20個(gè)為正六邊形。 C60分子結(jié)構(gòu)示意圖 足球烯是美國休斯頓大學(xué)的克羅脫（Kroto, H.W.）和史沫萊（Smalley, R.E.）等人于1985年提出的。他們用大功率激光束轟擊石墨使其氣化，用1MPa壓強(qiáng)的氦氣產(chǎn)生超聲波，使被激光束的氣化的碳原子通過一個(gè)小噴嘴進(jìn)入真空膨脹，并迅速冷卻形成新的碳原子，從而得到了C60。C60的組成及結(jié)構(gòu)已經(jīng)被質(zhì)譜、X射線分析等實(shí)驗(yàn)所證明。此外，還有C70等許多類似C60的分子也已被相繼發(fā)現(xiàn)。 我國北京大學(xué)化學(xué)系和物理系研究小組也研制出C60分子。目前，人們對(duì)C60分子等許多類似C60反應(yīng)的認(rèn)識(shí)正在不斷深入，它應(yīng)用于材料科學(xué)、超導(dǎo)體等方面的研究正在進(jìn)行中。 4、硬度計(jì) 鑒定礦物相對(duì)硬度的標(biāo)準(zhǔn)——摩氏硬度計(jì)。由德國礦物學(xué)家摩氏（Friedrich Mohs, 1773～1839）在1822年提出，故名。它是由十種常見的礦物組成，按其本身硬度依次（從小到大）排列：（1）滑石；（2）石膏；（3）方解石；（4）螢石；（5）磷灰石；（6）長(zhǎng)石；（7）石英；（8）黃玉；（9）剛玉；（10）金剛石。鑒定時(shí)可在未知礦物上選一平滑面，用上列已知礦物的一種加以刻劃，如果在未知礦物面上留下刻痕，則表示已知硬度比未知礦物高；如相反，則未知礦物在已知礦物面上留下刻痕。如此依次試驗(yàn)，即可求得未知礦物的相對(duì)硬度。 如果把十種礦物名稱做些簡(jiǎn)化，并斷成三句韻語如：“滑、膏、方、螢、磷、長(zhǎng)，石英、黃玉、剛、金剛?！边@樣整理后，念起來上口，便于記憶。 5．黑火藥與燃放鞭炮 制造鞭炮和焰火都要用到黑火藥。黑火藥是我國古代四大發(fā)明之一。把木炭粉、硫黃粉和硝酸鉀按一定的比例混合，就可以制得黑火藥。黑火藥點(diǎn)燃時(shí)，硝酸鉀分解放出氧氣，使硫黃、木炭劇烈燃燒，放出大量熱，生成大量氣體，氣體的體積急劇膨脹而引起爆炸。 2KNO3+3C+S K2S+3CO2↑+N2↑ 爆炸產(chǎn)生的K2S微粒形成濃煙，電影里一些硝煙彌漫的戰(zhàn)場(chǎng)，就是由其產(chǎn)生的。 6、吸附 吸附是各種固體表面都有的性質(zhì)，表面分子和內(nèi)部分子相比，有剩余作用力。一定質(zhì)量的物質(zhì)，吸附能力的大小決定物質(zhì)表面積的大小。表面積越大，吸附能力越強(qiáng)。木炭和活性炭都具有較大的表面積，因而都具有吸附性。活性炭的吸附能力比木炭強(qiáng)，吸附物質(zhì)時(shí)發(fā)生的變化是物理變化。