课外拓展



认识金刚石和石墨

  金刚石是最硬的物质,有炫目强烈的光泽,在自然界中蕴藏量不多,所以它的价值很高,在一切宝石中占第一位。琢磨过的金刚石叫钻石。

  印度、南非、巴西、澳大利亚等国是金刚石的产地。人们公认的理论是:金刚石是由极纯的碳在高温和极大的压强下生成的。这个理论的根据是在死火山的锥孔中发现了金刚石。看来金刚石可能是被富集的碳在熔融的岩石中保持高温和高压下生成的。

  到现在为止,开采得到的最大的金刚石的质量为605g,即3025carat(1carat=0.2g)。因为金刚石稀贵,所以用克拉作为单位称量它。1977年12月21日我国山东省临沭县友山公社常林大队一位女农民魏振芳,在田间深翻整地时发现一颗金刚石,质量为158.7860carat,是迄今我国发现的最大的一颗金刚石,在世界上也是罕见的。通常,金刚石的质量超过l0carat就很稀罕了。

  金刚石不仅用于切割玻璃。更用于矿层的钻探、坚硬石层的割穿、钢的钻孔、金属轴承的削圆和细金属丝的拉拔等。金刚石粉被用于石英或金属制品的研究中。

  石墨的生成有两种情况。一种是在火山岩生成的时候,岩浆里冒出来的二氧化碳被分解成碳后而形成,另一种是由煤转变成的。天然石墨产于墨西哥、马达加斯加、斯里兰卡和加拿大等国。

  把石墨制成铅笔是于18世纪中叶在德国开创的。一位制笔商人用石墨和硫磺混合加热,冷却凝固后制成笔芯,然后放在刻有条槽的木棍里制成铅笔,1760年建成铅笔厂大量销售,很快传遍全欧洲。1789年法国一位专家改用黏土代替硫磺,并不断调整黏土比例,制成不同硬度的铅笔。

  石墨具有耐热性和抗化学药品性能,还能导电,因此石墨用来制造电极和坩埚。胶态石墨在水中的悬浮液或在油中的悬浮液是优良的多种用途的润滑剂。

  从19世纪末起法国化学家穆瓦松(H.Moissan,1852~1907)就开始研究人造金刚石了。他从地球化学家那里得知,自然界中石墨转化成金刚石需要高温、高压的条件,于是模拟天然形成金刚石过程的条件设计了用石墨制造金刚石的实验,1893年报纸上报道了他已成功地制成了金刚石。由于穆瓦松曾经在很多人制取氟失败后而获得成功,并获得了1906年诺贝尔化学奖,因此具有崇高威信,使人们相信他是制成了。但是,他始终没有拿出足以令人信服的证据。后来传说,穆瓦松的“人造金刚石”实际上是他的学生逼于无奈,以投进酸洗后的黑色残渣里的天然金刚石拿来充数。直到20世纪50年代中期,美国通用电气公司的科学人员在高温、高压的条件下,将石墨压入熔融的硫化铁或金属中而制得金刚石。

  人造石墨是将无定形碳和少量沙子以及氧化铁(作为催化剂)的混合物放在3500℃的电炉中加热24~30h,然后将生成的碳蒸气凝聚而成的。

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