特征
无定形碳共同特点
(1)C/H原子比大于10;
取能量低的sp2杂化轨道(见碳原子杂化轨道),形成六角碳网平面,即使在惰性气体中把金刚石加热到1800℃,金刚石也会转化为石墨。
碳的同素异形体
sp3杂化
金刚石-蓝丝黛尔石
sp2杂化
石墨-石墨烯-富勒烯-玻璃碳
sp杂化
直链乙炔碳
其他
c1-c2-c4-c8
相关
蜡石-活性炭
种类介绍
一般指木炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和炭黑等。除骨炭含碳在10%左右以外,其余主要成分都是单质碳。
多孔黑色的块粒或粉末状碳。常见的有木炭、焦炭、炭黑、骨炭等。为微晶状碳,晶粒很小,由碳原子六角形环所构成的层为不规则堆积。高温下与氧、金属氧化物作用生成碳的氧化物。与硫和金属作用生成碳化物。
性质和用途
基本性质
来理解。
无定形碳中石墨层的大小,因制造不同工业用途的品种和工艺而异,例如,用作橡胶填充剂的炭黑及作吸附剂用的活性炭等,它们的主体是石墨乱层结构的颗粒。粒径约为几个纳米,层间距离接近石墨晶体中的数值,约为0.34nm,碳纤维中的石墨层呈卷曲状,沿纤维轴方向延伸,煤的结构很复杂,由于生成的条件不同,石墨化程度不同,氢、氧、氮等的含量差异很大,结构的差异也很大。
基本用途
炭黑:黑色粉末,一般用于黑色颜料、制作墨汁、油墨及作橡胶的耐磨增强剂等。
焦炭:浅灰色、多孔坚硬固体,一般用于冶炼金属以及生产水煤气。
木炭:灰黑色 、多孔性固体,一般用于燃料、火药的制作,以及食品工业的吸附剂。
活性炭:黑色、多孔性颗粒或粉末,一般用于防毒面具中过滤空气,水的净化处理剂以及制糖的工业脱色剂。
早在15世纪就已知道属于无定形碳的木炭具有吸附性。19世纪在提纯白糖时就开始使用木炭。以后又对无定形碳进行很多处理,产生了一些种类。
由煤干馏、木材干馏、烃热分解或不完全燃烧而得。用作吸附剂、催化剂、填料、火药原料,以及用于冶金等。
无定形碳跟少量砂子、氧化铁催化剂混合,在约3500℃中加热,使产生的碳蒸气凝聚,可得人造石墨。
碳黑可用于制造油墨、油漆、墨汁等;木炭可作燃料或还原剂,用于冶炼金属;活性炭可作电冰箱的除臭剂、净水过滤器、防毒面具的滤毒罐、脱色剂等。它还有吸附能力,把气体或溶液中的有色物质附在表面上,因而使其脱色。焦碳可用作燃料和炼铁的还原剂。
制取方法
木炭:由木材在隔绝空气的条件下加强热制得。
焦炭:由烟煤隔绝空气加强热制得。
炭黑:由天然气高温分解制得。