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無定形碳
碳的同素異形體中的一大類
基本信息
| 中文名 | 無定形碳 |
| 外文名 | amorphous carbon |
| 別名 | 過渡態(tài)碳 |
| 水溶性 | 不溶于水 |
| 定義 | 碳氫原子比大于10 |
特征
種類介紹
煤炭是天然存在的無定形碳，其中含有一些由碳、氫、氮等組成的化合物。所謂無定形碳，并不是指這些物質(zhì)存在的形狀，而是指其內(nèi)部結(jié)構。實際上它們的內(nèi)部結(jié)構并不是真正的無定形體，而是具有和石墨一樣結(jié)構的晶體，只是由碳原子六角形環(huán)狀平面形成的層狀結(jié)構零亂且不規(guī)則，晶體形成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量雜質(zhì)。大部分無定形碳是石墨層型結(jié)構的分子碎片大致相互平行地，無規(guī)則地堆積在一起，可簡稱為亂層結(jié)構。層間或碎片之間用金剛石結(jié)構的四面體成鍵方式的碳原子鍵連起來，這種四面體的碳原子所占的比例多，則比較堅硬，如焦碳和玻璃態(tài)碳等。納米碳管和蔥頭形顆粒等結(jié)構可從球碳的結(jié)構出發(fā)來理解。
多孔黑色的塊粒或粉末狀碳。常見的有木炭、焦炭、炭黑、骨炭等。為微晶狀碳，晶粒很小，由碳原子六角形環(huán)所構成的層為不規(guī)則堆積。高溫下與氧、金屬氧化物作用生成碳的氧化物。與硫和金屬作用生成碳化物。
性質(zhì)和用途
基本性質(zhì)
無定形碳顧名思義沒有特定形狀和周期性結(jié)構的規(guī)律，但它內(nèi)部原子的排列可從三種晶態(tài)碳的單質(zhì)結(jié)構來理解。
無定形碳中石墨層的大小，因制造不同工業(yè)用途的品種和工藝而異，例如，用作橡膠填充劑的炭黑及作吸附劑用的活性炭等，它們的主體是石墨亂層結(jié)構的顆粒。粒徑約為幾個納米，層間距離接近石墨晶體中的數(shù)值，約為0.34nm，碳纖維中的石墨層呈卷曲狀，沿纖維軸方向延伸，煤的結(jié)構很復雜，由于生成的條件不同，石墨化程度不同，氫、氧、氮等的含量差異很大，結(jié)構的差異也很大。
基本用途
炭黑：黑色粉末，一般用于黑色顏料、制作墨汁、油墨及做橡膠的耐磨增強劑等。
炭黑
木炭：灰黑色、多孔性固體，一般用于燃料、火藥的制作，以及食品工業(yè)的吸附劑。
早在15世紀就已知道屬于無定形碳的木炭具有吸附性。19世紀在提純白糖時就開始使用木炭。以后又對無定形碳進行很多處理，產(chǎn)生了一些種類。
碳黑可用于制造油墨、油漆、墨汁等；木炭可作燃料或還原劑，用于冶煉金屬；活性炭可作電冰箱的除臭劑、凈水過濾器、防毒面具的濾毒罐、脫色劑等。它還有吸附能力，把氣體或溶液中的有色物質(zhì)附在表面上，因而使其脫色。焦碳可用作燃料和煉鐵的還原劑。
無定形碳涉及的面很廣，日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用到無定形碳。
制取方法
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