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TUhjnbcbe - 2023/10/27 17:25:00
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1.碳的发现

人类何时发现了碳是一个没有确切答案的问题。大概从掌握了火的那一天起就有了。又过了不知多少年,人们掌握了烧木炭的技能,白居易的《卖炭翁》就是证据。

卖炭翁

很多很多年前的冬天,在路边洗车。老板在院子里洗,我在门口坐着烤火跟他聊天。火是用铁盆盛木炭烧起,效果并不好,人得紧紧围着火盆才能感受到温度。聊天时问老板,他说木炭五毛钱一斤,比用煤实惠。

在城市里,人们聚会烧烤,用的也是这种木炭。

木炭

烧木炭的过程,一是保证氧气的量少、二是保证有足够的温度。土法烧木炭是先让木柴烧起来,有了温度以后封窖,在缺氧条件下烧成木炭。现代干馏也是同样的原理,将煤在隔绝空气条件下加热分解,生成焦炭(或半焦)、煤焦油、粗苯、煤气等产物。

说了那么多,唯一能确认的事,是AntoineLavoisier在年将碳列入元素周期表。

AntoineLavoisier

(.08.26-.05.08)

种种原因,最终Lavoisier在法国大革命中被送上断头台。

法国数学家JosephLagrange说,“人们可以一眨眼就把他的头砍下来,但那样的头脑一百年也长不出一个。”

JosephLagrange

(.01.25-.04.11)

2.水能变油

年3月,哈尔滨司机王洪成宣布发明“水变油”,三份水中加进一份汽油,再加少量的洪成基液就可以变成“水基燃料”,热值超过汽油和柴油,还无污染,成本极低。这项“发明”受到不少权威人士肯定,被新闻媒体的炒得火热。

吹牛大王

在年,同样的场面再次出现——电影《泰囧》里的油霸。我想,王洪成如果有什么贡献的话,大概一是教会人们变聪明,二是给艺术创作提供了素材。

泰囧剧照

每次碰到水变油这种事,都感到好笑——骗人就不能有点新意吗?他们大概是认准了人性中那种不劳而获、坐享其成的侥幸心理,所以才能屡试不爽。

年5月23日,一篇名为《水氢发动机在南阳下线,市委书记点赞!》的报道称,水氢发动机在该市正式下线,这意味着车载水可以实时制取氢气,车辆只需加水即可行驶。市委书记张文深到氢能源汽车项目现场办公时,为氢能源汽车项目取得的最新成果点赞。

骗子借助媒体欺骗大众,还顺带侮辱了真正做研究的人。

其实每次见到水变燃料这种“梗”,就自然会想起光合作用。人们那么费劲研究水变油,屡次三番各种水变油,真的还不如回到田地里,春夏耕种,秋冬烧柴,不也挺好吗?还不用释放地质层中的碳,多好。

毕竟,大自然馈赠了我们那么好用的光合作用,这么现成的东西为什么不好好利用呢。

都想偷懒,还都想把钱赚了,你真美啊~

光合作用

光合作用的反应方程是,

6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2

C6H12O6就是葡萄糖,就是在之前介绍铍(Be)时候说到的“甜”的glucose。

说来说去,现代人依赖的煤、石油、天然气,其实都离不开开光合作用。光合作用是自然为人类积攒的能源资本。

叶绿素a

可是人类不满足,还要自己合成有机物——人工光合作用,顺带混进像水变油这种骗局,真真假假让人眼花缭乱。

3.碳与气候

全球变暖是个*治命题,CO2排放是这里面的主要因素。人们不知道想了多少办法来减少它。

也许,农业能解决全球的CO2排放问题,顺带可以解决人类的粮食问题。只不过,这样的话,人们就要很辛苦地去劳动了。返回到农业文明,怕是没人能接受的一种倒退,因为人都是要进步的。

社会快速发展,谁愿意种田辛苦?

3.碳与历史

3.1墨

墨是碳的历史,是说古人用墨写字作画,在历史里保留了下来,今天的人们才能有机会看到、了解过去。如果没有墨,估计也就没有那么丰富的古文献资料了。

这全都要归功于常温下碳的化学稳定性。

墨,从土从黑。土,是来源,黑,是特征。用现代的语言来说,墨就是碳黑。制墨的原理,是有机物不充分燃烧,和烧木炭近似。

苏轼的《寒食帖》

(公元年)

秦时就有了正式的人工墨品,湖北云梦睡虎地秦墓年出土的墨块,是迄今所见最早的墨。

墨按原料成分大致可分为松烟墨和油烟墨。松烟墨是燃烧松木取其烟制得,油烟墨是燃烧桐油取其烟制得。

烟就是墨的主要成分,是燃烧后形成的碳黑。收集好的烟粉,掺入动物胶、香料、麝香、冰片等,经过无数次捶压(古代制墨法有“十万杵”之说),再放到墨模中,压出造型文字,干燥后描上金银图案文字,加上包装就是成品了。整个制墨过程都是手工操作的,具体方法和配料比例等一般属于厂家的核心商业秘密,外人不得而知。

古时取*山多年的松木为燃料,木料中有一定松脂,所以早年的松烟墨比油烟墨的墨色更有另一番味道,这也是徽墨之所以闻名于天下的原因。现在*山不能砍伐松树,只能燃烧松树枝制墨,一般用于画山水人物。较好的纯松烟墨价格在每两30元以上。

桐油燃烧制得的碳黑含有脂类成分,书写后的字迹有光泽,比较适合书法创作,每两价格一般在50元以上。

购买墨锭时,墨都是以两为单位衡量的,沿用的是古代每斤十六两标准,即每两31.2克。由于墨称的是湿重,放置过程中重量有所出入,属正常现象。

有时候想想,现代激光打印机的墨粉,大概也类似。了解了一下价格,一两不超过10元钱,估计竞争比较大。

烧墨和烧木炭道理是一样的,按照现在的观点看,墨和木炭基本上是无定型碳。

除此之外,碳还有多种同素异形体,有钻石、C60、碳纳米管、石墨烯等。近几年又出现了石墨炔的研究,我们国家仅仅年立项的石墨炔项目经费就超过万元人民币。按理说,也应该有石墨烷,可是没见过多少报道。

碳纳米管据说差点就得了诺贝尔奖,可惜了SumioIijima教授。C60和石墨烯的发现,分别成就了年的诺贝尔化学奖和年的诺贝尔物理奖的获奖者。

碳的同素异形体们

象征永恒的钻石

SumioIijima

(.05.02-)

发现碳纳米管

RobertFloydCurlJr.

(.08.23-)

年诺贝尔化学奖

HaroldWalterKroto

(.10.07-.04.30)

RichardErrettSmalley

(.06.06-.10.28)

AndreGeim

(.10.21-)

年诺贝尔物理奖

KonstantinNovoselov

(.08.23-)

很多人都说石墨烯,是现代版皇帝的新衣。是就是吧,关键有人敢穿,真应该上时装秀走一圈。

3.2年代测定

在上大气层中,宇宙射线的中子作用于14N形成14C。14C通过光合作用等进入地球的有机体系参与碳循环,比如绿叶、贝壳、蛋白质、核酸。

14C与14N原子核构成

14C在地球的行踪

假定:

1)地表碳与大气碳处于平衡,活的动植物体内14C的比例与大气的14C的比例相同;

2)只要生命有新陈代谢,动植物体内14C比例就应该维持不变;

3)动植物一旦死亡,就停止参与14C的动态平衡,不会再有14C的补充,体内原有的14C只能因衰退而减少。

根据这些条件,人们便可通过测定考古发掘出来的物件中14C的比例,按照14C的半衰期,算出文物停止生命的年代进而判断其生活的年代。

这就是碳定年法,是年WillardFrankLibby领导的芝加哥大学的科学家团队所发现。他们测定14C的半衰期是年,就是说经过一个年,14C就剩下50%,经过两个年,14C就剩下25%。以此类推,经过十个年,14C就剩下0.%。所以,碳定年法的极限为0年。

WillardFrankLibby

(.12.17-.09.08)

年诺贝尔化学奖

4.碳与钢铁

想到一个故事。

传说,炼石铸剑的时候,莫邪剪下自己的头发、指甲,扔进火炉里,又叫三百童男童女鼓风装炭。莫邪爬上炉台,在炭火最为猛烈的时候跳进炉中,铸成了干将莫邪两把宝剑。

总是以为,是投身其中的人,将自己碳化,然后掺杂到铁石里炼成了钢。

钢的相图

5.碳与健康

碳与有机化学关系那么密切,烷、烯、炔、醇、醛、酯、酐、呋喃、噻吩、吡咯、噻唑、咪唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、吲哚、喹啉、蝶啶、吖啶、苷、嘧啶、嘌呤......

那么多代谢过程,那么多代谢物质,那么多治病药物......

说不完的。

安眠药

格列卫

红霉素

此外,14C近几年被用于幽门螺旋杆菌呼气检测,提前预防肠胃的感染。为了健康,人们的办法真是层出不穷。

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