Что такое элементарный углерод?

Элемент углерода представляет собой неметаллический материал, который содержит шесть электронов. Древесный уголь, форма углерода, используется с доисторических времен. Название «углерод» происходит от латинского слова « карбо», что означает древесный уголь. Углерод может быть найден в органических материалах, таких как растения и животные, и в неорганических материалах, таких как минералы и руды. Элементарный углерод относится к неорганическим формам углерода, которые можно найти в кристаллической и аморфной формах.

Кристаллические формы имеют элементарные атомы углерода, расположенные в регулярном порядке, в то время как атомы углерода в аморфных формах не имеют регулярных структур. Две кристаллические формы элементарного углерода - это алмазы и графит. Кристаллическая структура алмаза формируется каждым атомом углерода, создавая ковалентную связь, разделяя пару электронов с четырьмя другими атомами углерода. Ковалентные связи - самые сильные химические связи, известные человечеству. Алмазы являются наиболее твердыми из известных веществ и наименее летучими с температурой плавления 6 242 ° F (3550 ° C).

Кристаллическая структура графита образована атомами углерода, образующими плотные гексагональные связи с другими атомами в одной плоскости и более слабую связь между атомами в разных плоскостях. Слабая связь между плоскостями делает графит очень мягким и позволяет использовать графит в качестве смазки. В отличие от алмазов, графит является хорошим электрическим проводником.

До 1955 года все алмазы добывались из природных месторождений. В 1955 году лабораторные испытания доказали, что применение высокого давления и температуры к графиту в присутствии катализатора может привести к образованию синтетических алмазов. Синтетические алмазы в основном используются в промышленных целях.

Аморфный углерод образуется, когда материал, содержащий углерод, сжигается без достаточного количества кислорода для полного сгорания. Получающийся в результате черный углерод может быть использован для создания сердечников, чернил, красок для сухих элементов батарей и является важнейшим элементом в производстве резиновых изделий. Черный углерод также является побочным продуктом лесных пожаров и недостаточного сгорания топлива в автомобилях, на заводах и при производстве электроэнергии на основе угля. При сгорании дизельное топливо создает больше черного углерода, чем бензин. Черный углерод может вызвать проблемы как для здоровья, так и для окружающей среды.

Мелкие твердые частицы, которые могут вызвать проблемы со здоровьем, - это аморфный элементарный углерод. Астма и хронический бронхит были связаны с черным углеродом, и есть некоторые доказательства того, что черный углерод или сажа могут увеличить риск развития эмфиземы и рака легких. Черный углерод также является фактором изменения климата. Поскольку черный углерод остается в атмосфере в течение нескольких недель, а не столетия, в течение которого происходит выброс углекислого газа, сокращение выбросов черного углерода рассматривается как один из самых быстрых способов, возможно, уменьшить последствия глобального изменения климата.