焦炭 炭黑 石墨 金刚石的作用

题目

焦炭 炭黑 石墨 金刚石的作用

答案

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.