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碳家族中烟炱与石墨的化学知识


实验室k / 2018-11-30

       你知道什么是烟炱吗?住平房的人们常常会在烟囱里、灶膛内、锅底上发现一些黑色粉末,那就是烟炱。化学课本里也叫它炭黑,它是碳家族的一员。

       从烟囱里出来的烟炱,到处乱飞,它熏黑了蚊帐,弄脏了人们的衣服,污染了清新的空气。干了这么多坏事,谁还会喜欢它呢?难怪现代工厂的烟囱,大都加了除烟消尘装置。
       可是你知道吗?如果没有烟炱,人类的精神文明和物质文明又会变成什么样子?

烟炱与石墨

       我们都知道,写字的墨汁是黑色的,印书的油墨是黑色的,汽车和飞机的轮胎也是黑色的。这种种黑色的东西,里面都有烟炱的成分。
       烟炱对于橡胶工业极为重要,90%左右的烟炱用于橡胶工业。制造一个汽车轮胎,需要好几千克的烟炱。橡胶是一种大分子化合物,分子间的空隙很多,加进烟炱主要是为了填充这些空隙,增强橡胶的机械强度,使它有耐拉、耐撕、耐磨等优良性能。如果没有烟炱,世界上就没有字迹经久不衰的书,汽车不能跑长途,飞机也难以起飞。
       烟炱如此重要,怎样来生产呢?我国的劳动人民早在1700多年前就懂得用烟炱来制造墨汁。当时所用的烟炱是从烟囱里收集得到的。从烟囱收集烟炱,数量终究有限,满足不了社会发展的需要。后来,我国劳动人民发明了一种特制的窑,让松脂在窑里不完全燃烧,从而得到较大量的烟炱。用松脂来烧取烟炱,使大片松树被砍伐,出现大量荒山,破坏了生态平衡,最后将给人类带来灾难。
       幸好在北宋时,我国科学家沈括发现了用燃烧石油的方法来制取大量的烟炱。现代,人们主要是用分解天然气的方法来制取大量的烟炱。在化学家的眼里,世界上没有无用的废物。烟炱也不例外。
       俗话说,真金不怕火炼。其实碳家族中的另一名成员石墨才是更不怕火的东西。金子受热到1337℃就熔化了,而石墨在3500℃还不熔化。石墨在纯氧气里受热能燃烧,变成二氧化碳,但是在空气中,哪怕受到强热,也燃不起来。

       石墨能耐高温,而且容易传热,又能经得住温度的自然升降,所以特别适宜制造坩埚。石墨坩埚常用来熔炼熔点很高的金属。一个石墨坩埚可以熔铜达60次,熔钢10~15次,而普通的耐火泥坩埚,寿命只有石墨坩埚的1/5。
       石墨不怕火,你也可以亲自试一试。取铅笔芯一小段(HB铅笔芯含有50%以上的石墨),放在火里长久加热,铅笔芯依然如故,书写起来也跟以前一样。
       “石墨不怕火”,这对石墨并不过奖,它是当之无愧的。


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