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氧对碳说:厉害了,我的哥!

?????? 来源: 中国钢铁新闻网 中国冶金报社 ???????发布时间:2020-10-22


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深秋已至,凉风习习,逐渐转冷。郎朗星空下,碳和氧对坐小酌。碳说:“我马上就要进入工作最忙的时候啦。”氧若有所思道:“冬天快来了,你供暖燃烧要排碳,会增加温室效应,增高地球温度……”碳一听就冒火:“这怎么怪我?温室气体有那么多种!”“可60%都是二氧化碳呀。”“是呀,主要是二氧化碳,可二氧化碳是氧在前,碳在后,氧为主,碳为次。分子式是两个氧原子一个碳原子,分子量44中我才占12,主要还是你呀,凭啥锅全由我背?”“咱俩不一样嘛,我是人类生存必须的,你黑不溜秋又没啥大用处。”这一下,碳生气了,起身就要走,氧忙伸手拉住它,赶紧递上酒杯说:“莫上火莫上火,坐下慢慢喝。”

碳忿忿地接过酒杯说:“你可别小瞧我,我在元素周期表中排第六,比你还靠前两位,是第IVA族排第一名的元素,位于非金属性最强的卤素元素和金属性最强的碱金属正中间。”氧赶紧点点头。

碳继续说:“我作为自然界最重要、分布最广的元素之一,各种存在形式不断被人们发现、认识和利用。我在地球上以单质或化合物的形式广泛存在于岩石圈和生物圈中。人们的衣食住行,柴米油盐酱醋茶,都离不开我。包括人的身体,所有动物、植物的身体,我都是重要的组成成分。生命的基本单元氨基酸、核苷酸是以碳元素做骨架变化而来的。先是一节碳链一节碳链地接着,形成蛋白质和核酸,然后演化出原始的单细胞,又演化出虫、鱼、鸟、兽,直至人类。可以说没有我,就没有生命,也没有人类,更没有这个世界。”

氧一边点头一边说:“嗯嗯,大家都晓得,你的化合物确实很多,煤炭、石油、天然气、动物、植物、石灰石、白云石等主要成分都是你的化合物,而且很多我也参与其中。目前地球上有化合物近2000万种,绝大多数是你的化合物。可我还不晓得你的单质有些什么。”

听氧说的都是实在话,碳情绪缓和了一些,接着讲:“我的单质也随处可见,人们制作黑色颜料用的炭黑、日常用的木炭、冶金用的焦炭、化工建筑等常用的碳纤维,以及人们平常吸附和过滤异味等有害物质的活性炭,这些都是无定形碳,就是碳原子不规则排列的非晶形式的单质碳。我的晶形单质有金刚石、石墨、碳纳米管、富勒烯和石墨烯等。”一听到金刚石,氧双眼放光道:“金刚石是不是人们说的钻石?”“对头,它晶莹美丽,光彩夺目,是自然界最硬的矿石。人们测定物质硬度的刻划法规定,就是以金刚石的硬度为10来度量其他物质的硬度。除了人们熟知的用作装饰品外,钻石还主要用于制造钻探用的钻头和磨削工具,是重要的现代工业原料,不过价格十分昂贵。”

看到氧的眼神充满羡慕,碳喝了一大口酒,顿了顿说:“石墨也是好东西,它是世界上最软的矿石,由于它具有优异的耐火性、导电导热性、润滑性、化学稳定性和可塑性等,易于成型和机械加工,被用于制作各种电极、高温热电偶、坩埚、电刷、润滑剂和铅笔芯等。中国的石墨资源十分丰富,储量和产量均居世界首位,在国民经济中特别是高技术领域具有广泛用途……”

氧又插话了:“好汉莫提当年勇,像烧柴火、蜂窝煤煮饭之类的已过时了,既麻烦,又污染环境。说说你还有啥子高大上的新东西?”

碳瞟了一眼氧,夹了片卤猪耳朵嚼着说:“高大上的也有呀,你知道世界上有5个科学家研究碳获诺贝尔奖的事吗?你听说过富勒烯、石墨烯吗?”看着氧端着酒杯两眼发楞呆住了,碳把杯子伸过去和他碰了碰,一口干了个底朝天,提高嗓门说:“富勒烯是继石墨和金刚石之后,人类发现的第3种碳的结构同素异形体。1985年,英国Harry Kroto、美国Rick Smalley和Bob Curl三位教授在实验室发现了60个碳原子构成的足球状碳族分子C60。他们因此共同获得了1996年的诺贝尔化学奖。由于形状与建筑设计师Fuller设计的一个国会大厦圆拱形屋顶相似,C60被命名为富勒烯(fullerene),也称之为足球烯(footballerene)。从C60被发现以来,富勒烯已经广泛地影响到物理学、化学、材料学、电子学、生物学、医药学等多个领域,极大地丰富了科学理论,同时也显示出巨大的潜在应用前景。”

氧听得上瘾,催促道:“还有呢,快说说石墨烯。”

碳故作神秘地在氧耳边低语:“石墨烯更厉害,它作为一种新兴的二维纳米材料,具有完美的晶体结构和诸多优异的物理化学性能,石墨烯独特的电学、光学、热学和力学性能,使其在电子器械、场发射材料、复合材料、气体传感器、能量储存等领域广泛应用。正因为潜在的价值和广泛的应用前景,石墨烯材料的研究成为当前最受关注的研究领域之一。”

碳一边往氧杯子里加酒,一边接着说:“单层石墨烯作为石墨的结构层,是已知矿物中最薄的二维纳米单元,一直被认为是假设性的理论结构,难以单独稳定存在。直到2004年Geim和Novoselov两位俄裔科学家以最普通的胶带在高定向热解石墨上反复剥离,终于获得了石墨烯,打破了传统认知。”

氧听得入了神:“厉害了!我的哥,真是不说不知道,一说吓一跳,原来你还有这么多高大上的东西,看来你要火爆了,你要大红大紫了哟。来来来,走一个!”碳和氧又一饮而尽。

碳的语气平和了许多:“要啥子红哟。要我发光,我就发光,要我发热,我就发热。只是希望人们不要在需要我发光发热发电时,把我说得比太阳还重要,在不需要我发光发热发电时,说我罪大恶极、十恶不赦。我甘愿过平淡无奇的日子,不想一会儿被举过头顶,一会儿又被踩在脚下。 ”

听了碳的一席话,氧若有所思:碳是如此,自已何尝不是如此呢?铜、铁、锡、硫、磷、氟,乃至元素周期表中100多个兄弟姐妹,以及各种化合物又何尝不是如此呢?大家都是大自然赐予或科学研究诞生的宝物,没有好坏贵贱之分,关键是人类要科学开发和利用。就像诺贝尔发明的炸药一样,你科学正当利用,它就释放满满的正能量,就会造福于大自然和人类;你反科学或非正当利用,它就释放巨大的负能量,就会给自然和人类带来灾难……

 

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