发信人: hanzy (mole), 信区: CCME
标 题: [元素的世界]——No.6 碳（C）carbon
发信站: 北大未名站 (2005年08月01日23:58:07 星期一) , 站内信件
我们是碳dd，是自然界中含量不太多的元素之一，仅占地壳总量的0.027%，但是我们碳家族无疑是这个生命世界中最最重要的，因为是我们构成了生命体分子的骨架，是我们支撑着整个有机物质的世界，也正因为我们才让这个世界更加丰富多彩！
我们不但构成了整个有机物质的世界，同时在人们的日常生产、生活中也都离不开我们。我这么说，也许有人不信，那么，我就来自我介绍一下吧!
我有很多兄弟，其中老大金刚石我想大家都应早有耳闻了把！它是天然物质中最硬的，人们把它装到机器上，用它加工坚硬的物质，什么金属，大理石，玻璃，只要在它脚下一过便成两半。又因它有极强的折射和散射能力，人们又把它琢磨成钻石，做成珍贵的装饰品，情侣总是用我们表达人间最纯真，最浪漫的爱情！
二哥石墨，它和大哥的脾气极不一样，是最软的矿物质，可以做润滑剂；同时，因它具有良好的导电性能，所以可以作为干电池的电极；它还有许多其它用途呢，如制铅笔芯，坩埚，砖瓦等等。
还有几个哥哥，它们虽然平时不怎么爱说话，但他们所做的贡献可不小。炭黑gg，可以制墨，油漆，颜料，鞋油；木炭gg，可以做燃料，制火药，冶炼金属，画写生画；活性炭gg，具有强的吸附性，可以净化气体和液体，比如，防毒面具，去味剂脱色素；还有焦炭gg可以制水煤气，还可以用于冶金工业。
也许有人会问我是谁，嘻嘻，说出来你们可不要吃惊哦，我可是1991年被美国《科学》(Science)杂志评选为的年度明星分子，同时我的发现者还在1996年获得了诺贝尔化学奖！对了我就是C60！在1985年，我的发现可以说在化学界激起千层浪。英国萨塞克斯大学教授克罗托(H．W．Kroto)、美国赖斯大学教授斯莫利(R．W．Smalley)和科尔(R．F．Curl，Jr)以及他们的两位研究生(希思(LHeath)和奥布赖恩(S．O’Brien))在英国著名的《自然》杂志上发表论文，宣布他们在赖斯大学的实验室中，利用激光轰击石墨，使石墨中的碳原子气化，然后让气态的碳原子冷却形成固态的碳原子簇，最后用时间飞行质谱仪进行分析，从质谱图上发现了我和我的孪生兄弟们等由偶数个碳原子所形成的一系列的碳原子簇。
关于我的结构还有着一个神奇的故事呢！我和金刚石、石墨gg们虽为碳的同素异形体，但是我的结构却和他们大相径庭。金刚石gg和石墨gg都是三维网状结构，它们都是一种巨型的大分子。从某种意义上来说，金刚石gg和石墨gg都以无限多的碳原子组成。 然而，组成我的碳原子只有60个，是一个有限的、确定的数，我是单个有限的碳分子，不是一个大分子，因此，我不可能是与金刚石gg、石墨gg有类似的结构。我到底是一个什么样的有限分子呢，我的分子结构的模型是究竟怎样的呢，这个问题一直使我的发现者们人陷入冥思苦想之中。
正当克罗托、斯莫利、科尔等人在热烈讨论者我的分子结构时，克罗托忽然想起了他曾经参观过加拿大蒙特利尔市万国博览会中的美国馆，这是一座外形奇特的穹窿建筑，犹如一个大球。这座建筑物给了克罗托等人很大的启发：“我会不会是一种球形分子?” 从那以后，化学和建筑学这两门科学之间架起了一座金桥，而万国博览会美国馆的设计者富勒与我也结下了解不开的姻亲。因为我的正式名称被命名为BuckminsterFullerene，这是来自加拿大蒙特利尔市万国博览会美国馆的设计者是美国建筑师巴克明斯特•富勒(R．BuckminsterFuller)。
怎么样，我是不是比我的哥哥们更厉害！呵呵，我可不是骄傲哦，不过我还有个更厉害的dd呢，你能猜出他是谁么？他和我很像，只是比我高了许多，它是在科学家们制备我的过程中发现的，对了，他就是大名鼎鼎的碳纳米管dd！
他的发现，由于有许多奇特的性质，使得碳纳米管dd成为新的一维纳米材料的研究热点。从此我的地位就大不如以前了，唉~
碳纳米管是由类似石墨结构的六边形网格卷绕而成的、中空的“微管”，分为单层管和多层管。多层管由若干个层间距约为0.34纳米的同轴圆柱面套构而成。碳纳米管的径向尺寸较小，管的外径一般在几纳米到几十纳米；管的内径更小，有的只有1纳米左右。而碳纳米管的长度一般在微米量级，相对其直径而言是比较长的。因此，碳纳米管被认为是一种典型的一维纳米材料。
我的dd有着奇特的导电性质，更神奇的是他还有非凡的力学性质。理论计算表明，dd应具有极高的强度和极大的韧性。由于碳纳米管中碳原子间距短、单层碳纳米管的管径小，使得结构中的缺陷不易存在，因此单层碳纳米管的杨氏模量据估计可高达5太帕，其强度约为钢的100倍，而密度却只有钢的1/6。据说他是唯一一个可以制成梯子通向月球，而不会被其自身重量拉断的材料哦，我们期待着这一天！
好了，我的兄弟们都和大家见过面了，其实啊，由于我们碳家族与其他家族的互相通婚，还形成了许多小部落呢。比如，我的侄儿二氧化碳，它虽然不能支持燃烧，也不能供人呼吸，但是它可以灭火、造碱、造尿素、制汽水、作制冷剂等。还有许多亲朋好友们，如一氧化碳，碳酸钙，甲烷等，都各有用场。
我说的是不是太多了，也应该收场了，期待着明天我的好友氮的出场吧！
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