《碳家族加工厂》是“我们身边的科学丛书”之一。由北京盛世视佳文化发展有限公司主导创作,以引导青少年身心健康发展为目标,为培养其科学探索精神为目的而编写。
全书共六章节,内容包括和平共处的年代、矛盾激化、碳家族宣言、人类的挣扎、和平宣言等。
《碳家族加工厂》是“我们身边的科学丛书”之一,由盛世视佳编著。
《碳家族加工厂》简介:
人类为了自身发展,不断索取大自然中宝贵的不可再生资源,更将一些废弃物随意丢放污染环境。终于,碳家族的成员们忍受不住人类的贪婪和自私,他们开始向人类反击,人类与碳族的战争如火如荼地开展起来。最终,战火蔓延到全球,战争双方损失惨重,他们都开始思考,最终双方达成共识,“低碳”理念开始推行开来。
远古时期的某一天,雷雨交加,一阵霹雳落下,一棵枯树忽然燃起熊熊大火,在火焰的映衬下,枯树似乎在热情狂舞。几分钟后激情褪去,火焰熄灭了,留下的只是一堆黑色的炭灰和一小段炭桩,余温久久没有散去。在这之后,意外的智慧开启了人类文明的大门,原始人类慢慢掌握了人工火种的发明和使用,鲜血淋漓的猎物经过火的加工后变成了可口美味,茹毛饮血的生活从此成为历史。
讲到这里,我们不得不提那场天火之后留下的那堆炭灰,那里隐藏了一个新的东西——碳。说是新的是因为人类几乎很少接触到这个类别。作为碳家族的一个代表,我很荣幸地为大家做个介绍并带来我们碳家族的故事。
我们碳家族可以说是一个庞大又无私的家族,有着漫长而光辉的历史。我们主要居住在地球的大气和地壳中,是宇宙中第四大丰富的元素,呈现出各种各样的形式——蜂窝状的石墨、钻石、圆柱形的碳纳米管、空心球状的富勒烯(c60)等等。在天然气和石油中,我们的身份是烃类化合物;在大气中我们以二氧化碳形式出现;岩石矿物中以碳酸盐的形式存在。单质身份的碳很早就被人类认识了,平时这个温度的话,单质的碳性情是比较温和的,不随意变化自己的情绪。自然界中以游离状态存在的碳家族成员有金刚石、石墨和煤,各种形态的煤在自然界中分布很广。它们不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂;若是一旦你不小心惹火了它们,它们身体热起来的话就会与氧共舞,最后留下的只是二氧化碳和一氧化碳了,而且这时候的它们还容易被酸氧化掉,也可以和许多金属发生反应而生成金属碳化物。这些反应的生成物却都是碳的化合物,被广泛应用的更多的也是这些化合物,它们是生物上和商业上的重要分子,生物体内大多分子也都含有碳元素。
原本,我们碳家族有着宁静而低调的生活,是后来逐渐被发掘出来并得到广泛应用的。家族中的金刚石曾经拥有“固定空气”的称呼,那是l755年由英国化学家布拉克命名的。他在石灰石煅烧前后分别称其质量,发现石灰石经煅烧后减重44%,石灰石变成苛性石灰。布拉克判断这是有气体从中放出的缘故。后来他又进行了石灰石与酸作用的实验,发现能放出一种气体,当用石灰水吸收这种气体后,它的质量与煅烧等量石灰石放出的气体质量相等,而且发现这种气体与石灰水作用生成的白色沉淀性质与石灰石相同。他认为这种气体是固定在石灰石中的,于是将它命名为“固定空气”。由于“固定空气”能溶于水,布拉克始终未能完全收集到纯净的这种气体。到1766年英国人卡文迪许才用汞槽法收集成功,从而测定了它的密度及溶解度,并证明它和动物呼出的气体、木炭燃烧后产生的气体相同。到1772年拉瓦锡证明了燃烧是氧化作用后,“固定空气”被确认是碳的氧化物。同年拉瓦锡用聚光镜加热放在汞槽上玻璃罩中的钻石,引起钻石燃烧,证明燃烧产物是“固定空气”,从而证明那璀璨夺目、坚硬无比的钻石,仅是碳的一种单质。钻石后来被广泛应用到装饰领域,璀璨昂贵的钻石日渐成为身份与财富的象征。1799年,法国化学家将金刚石隔绝空气后加热,金刚石变成石墨。石墨是我们碳的又一种单质,它乌黑柔软,可以说是世界上最软的矿石。人类最常接触的铅笔、电极和电车缆线都是石墨的化身。商周时期的东方文明中,碳家族成员常献身于冶炼金属,带薪烧炭也成了农民的一种副业,随后还为制作火药作出贡献,极大地推动了古代文明的进步。
纸张被发明之后,一直到现在都是文明传播的承载物,而碳制成的墨汁或铅笔使这种传播产生了更大的价值,如果没有文字而仅是纸张的流通,那也只是一种贸易而不能升级为文明的传播吧。不过你们单纯从纸张的表面来看的话,基本没有人看得出我们碳成员隐身在纸张中。纸张经过火焰的洗礼就立即褪掉了那身伪装,黑色的炭灰散落一地,轻如鸿毛又柔软不可亵渎。
由石器时代进入青铜时代的过程中,木炭不仅被人们用作燃料,而且还被用作还原剂。随着冶金工业的发展,人们寻找比木炭更廉价的燃料和还原剂,于是,煤炭进入了人类的视野。工业文明中,煤炭成为最主要的燃料,用于工业生产、运输领域和生活中的煤炭总量令人惊叹,煤炭开采也进入了一个高潮期。石油的开采也在不久后也被提上日程,社会飞速进步,文明向全球辐射开来。对我们碳家族成员来说,可以作为文明的传播者,可以推动社会进步,这是值得骄傲而无怨无悔的神圣使命。P1-4