炭與碳的區(qū)別

1、炭與碳的區(qū)別碳與炭是與不少學(xué)科都有關(guān)的常用字長期以來使用十分混亂，加之此二字的跨多學(xué)科(行業(yè))性，給規(guī)范碳與炭是與不少學(xué)科都有關(guān)的常用字長期以來使用十分混亂，加之此二字的跨多學(xué)科(行業(yè))性，給規(guī)范化工作帶來困難。本刊曾于1999年第4期，及2001年第4期刊登過一部分討論如何規(guī)范化的文章。本期我們特再次約請幾位專家進(jìn)行書面討論談?wù)勊麄兊囊庖?，供讀者分析、比較。全國科技名詞委將進(jìn)行專題研究，力爭拿出比較可行的規(guī)范化意見改變無所遵循的混亂狀

2、況。歡迎有關(guān)讀者提出寶貴意見。統(tǒng)一名詞應(yīng)考慮科學(xué)涵義及習(xí)慣用法再論碳炭二詞的用法。讀本刊石磬也談碳與炭[1]一文，有所啟迪。現(xiàn)就符合習(xí)慣用法及考慮科學(xué)涵義兩方面再論碳炭二詞的用法，以作筆者1999年在本刊發(fā)表《關(guān)于碳炭二詞的用法》[2]一文的補(bǔ)充。一、問題的提出碳、炭二詞用法的分歧在國內(nèi)冶金工作者中是這樣引起的：為了提高煉鐵高爐爐缸的壽命，人們采用了含碳耐火磚電爐煉鋼及熔鹽電解煉鋁需用含碳電極，以導(dǎo)電；為了抗酸、抗堿、抗高溫，許多爐內(nèi)構(gòu)

3、件需用含碳纖維的制品。因此部分冶金學(xué)者認(rèn)為既然是含碳物質(zhì)，上列制品則應(yīng)分別稱為碳磚、碳電極及碳纖維。另有一部分冶金學(xué)者的意見是我國沿用炭字已有長久歷史，上列用品應(yīng)稱為炭磚、炭電極及炭纖維。由此，碳、炭二詞應(yīng)用上引起爭議，致使國內(nèi)文獻(xiàn)對碳、炭二詞的應(yīng)用比較混亂。例如1994年出版的《材料大辭典》[3]中ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ?yàn)樘祭w維而ａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ則為活性炭纖維。ｃａｒｂｏｎｂｒｉｃｋ為碳磚而ａｃｔｉｖａｔｅｄｃ

4、ａｒｂｏｎ為活性炭。這里ｃａｒｂｏｎ譯為碳還是炭，這個(gè)矛盾如何解決究竟碳、炭二詞有無不同其差異何在可否將碳、炭二詞取消其中之一這些都是待商榷決定的問題。二、碳是一種化學(xué)元素碳=100%Ｃ化學(xué)元素Ｃ的中文命名為碳即碳是100%Ｃ。碳有三個(gè)同素異形體，即無定形碳、石墨(六方晶系)及金剛石(立方晶系)。每個(gè)異形體有各自恒定的性質(zhì)。無定形碳在空氣中易燃充作發(fā)熱劑及還原劑在密閉條件下通電加熱到1500～2000℃可得到石墨。石墨化程度隨加熱溫度及

5、時(shí)間而異。石墨能耐高溫在空氣中難燃但在2000℃以上則升華揮發(fā)，在氧氣中也可燃燒。石墨能導(dǎo)電導(dǎo)熱性也高又能抗酸性或堿性溶液的浸蝕。透明金剛石有五色燦爛的光彩是最硬的物質(zhì)。金剛石砂可制成切割金屬的刀具。碳有3個(gè)同位素其中14Ｃ考古學(xué)家用以測估文物的歷史年代。三、從化學(xué)組成看炭的科學(xué)涵義燧人氏鉆木取火未完全燃燒的黑色遺留物，古人稱之為木炭?？脊艑W(xué)家證明春秋時(shí)代國人已知冶鑄青銅器皿、刀、劍的技術(shù)。用木炭供熱熔化天然銅或還原風(fēng)化的含雜質(zhì)的銅礦，

6、得出青銅鑄品。戰(zhàn)國時(shí)代鐵器出世。由于需更高的溫度鐵礦才能還原成鐵，國人又發(fā)明用煤炭筑土窯燒制焦炭充作供熱及還原劑。這樣，木炭、煤炭及焦炭三種燃不同，以及炭窯中由于火焰分布不均，溫度不同等因素，所燒成的木炭含碳量也不盡相同。木炭中的灰分包含各種金屬氧化物，形成硅酸鹽化合物或互溶成為固溶體。煤炭古稱石炭是古代植物遺體深埋地下經(jīng)長期的高溫高壓的煤化作用生成的。煤炭灰分來源于植物本身全部的無機(jī)物質(zhì)，又含有沉積過程中由風(fēng)力或流水搬運(yùn)的礦物雜質(zhì)因而

7、煤炭的灰分可高達(dá)40%。煤炭有多種多樣。根據(jù)產(chǎn)地、煤層及采煤工作面的不同煤炭的化學(xué)組成在很大范圍內(nèi)波動(dòng)。即使在同一采煤工作面，不同時(shí)間采得的煤塊(ｒｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ)而不能稱為增炭。體中含有塵埃所以纖維內(nèi)留有少量灰分無法去除。隨著原料、造絲工藝及碳化條件(包括溫度、碳化速度及環(huán)境)的不同纖維所含的碳量在90～99%范圍內(nèi)波動(dòng)。含碳纖維為符合習(xí)慣應(yīng)稱炭纖維。所織成的成品應(yīng)稱炭制品如炭布、炭毯等。炭纖維中炭和碳的關(guān)系可由式(3)

8、表達(dá):炭=碳有機(jī)化合物(未碳化)及分解物無機(jī)物(灰分來自環(huán)境)水分(吸自大氣)(3)石墨化的炭纖維不吸水。由于高溫石墨化的炭纖維含未碳化的有機(jī)化合物及分解物也較少。由有機(jī)化合物經(jīng)熱解碳化的炭黑其中炭、碳的關(guān)系也由式(3)表達(dá)。又如煉鋼過程是降低鐵液中含碳的氧化過程。此化學(xué)反應(yīng)稱為脫碳(ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ)因?yàn)槭翘己脱醯幕瘜W(xué)反應(yīng)。至于有機(jī)化合物加熱分解沉積成碳的碳化反應(yīng)(過程)(ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ)絕不能稱為炭化因?yàn)榉?/p>

9、解沉積的是碳。后者和未分解的原有機(jī)物部分分解的新有機(jī)物環(huán)境帶入的無機(jī)灰分以及自空氣吸入的水分合并組成含碳物質(zhì)根據(jù)用字的習(xí)慣此有雜質(zhì)的含碳物質(zhì)稱為炭物質(zhì)例如炭黑活性炭等等。六、高純碳及原子級碳金無足赤古有名言。自然界存在的天然金含銀、銅天然銅含鋅、錫最純的天然石墨仍含3～4%灰分。但化學(xué)家經(jīng)常在研究發(fā)明元素提純的各種方法。例如光譜純石墨電極是由光譜純或高純碳制得。所謂高純系指高于化學(xué)純的純度也即大于99.9999%Ｃ、小于1ｐｐｍ雜質(zhì)的Ｃ

10、因而稱為碳。原料通常采用石油焦。近代發(fā)明碳60(Ｃ60富勒烯ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ)系由60～70碳原子組成的內(nèi)空外呈球形的結(jié)構(gòu)體。曾有學(xué)者建議稱為碳的第4個(gè)同素異形體。但尚無定論。納米碳管是由小于50納米的由1至幾個(gè)碳原子自彎成管的碳結(jié)構(gòu)體。它是由特殊方法用高新技術(shù)和設(shè)備在特殊條件(高溫、無塵埃的真空或氬氣)下制成。七、碳、炭二字應(yīng)予分別選用在已發(fā)現(xiàn)的109種元素中其中氣態(tài)元素11種如氫、氦、氮、氧、氯、氬等均冠以氣首。液態(tài)元素兩種即溴、

11、汞兩字帶有氵及水。固態(tài)元素分兩類即非金屬固態(tài)元素10種如硼、碳、硅、磷、硫、砷等諸字含義具體情況分別選用。八、結(jié)論根據(jù)化學(xué)組成考慮我國國情建議對碳、炭二詞按下列原則分別選用。1碳是一種元素碳=100%Ｃ。凡涉及化學(xué)元素Ｃ的名詞均用碳例舉如下:(1)碳的化合物如碳化鈣、碳酸鈉等。(2)以碳命名的鋼稱碳鋼(又名碳素鋼)。(3)結(jié)構(gòu)化學(xué)的名詞如碳鍵、碳鏈、碳環(huán)等。(4)參加物理過程的Ｃ如滲碳、增碳等。(5)參加化學(xué)反應(yīng)的Ｃ如脫碳、碳化等。(6

12、)99.9999%Ｃ如光譜純碳。(7)原子級Ｃ如碳60、納米碳管等。2工業(yè)用含碳物質(zhì)稱炭物質(zhì)。炭是多雜質(zhì)含碳且以碳為主的混合物其特點(diǎn)為:(1)含碳量不恒定。(2)雜質(zhì)多種多樣。均帶有石旁金屬固態(tài)元素86種即金、銀、銅、鉛、鋅、鐵等諸字除金外均帶有金旁。非金屬元素和金屬元素主要的區(qū)別之一是:非金屬氧化物與水化合成酸其氧化物呈酸性而金屬氧化物與水化合成氫氧化物其氧化物呈堿性。元素命名有這樣的規(guī)律性、系統(tǒng)性是我國前輩化學(xué)家的創(chuàng)舉有利于學(xué)習(xí)化學(xué)

13、。如果棄碳不用而只用炭則破壞了化學(xué)命名的規(guī)律性。為一元素而傷大局似無必要而且不妥。如果廢炭而全部用碳則忽略我國已沿用兩千多年的炭字又不符合漢字簡化的意義因而廢棄炭字也屬不宜。建議保持碳、炭根據(jù)前述(3)雜質(zhì)含量不恒定而且相當(dāng)多并在大范圍內(nèi)波動(dòng)。(4)物理及化學(xué)性質(zhì)不恒定。炭材料如:木炭、煤炭、焦炭、炭黑、活性炭、炭纖維等。炭制品如:炭磚、炭電極、炭塊、炭刷、炭纖維、炭布、炭毯等。3炭、碳的區(qū)別可由下式表達(dá):炭=碳(無定形碳或石墨)有機(jī)物