碳与炭二词的区别 (2).docVIP

碳炭二词的 编者按　“碳”与“炭”是与不少学科都有关的常用字,长期以来使用十分混乱，加之此二字的跨多学科(行业)性，给规范化工作带来困难。本刊曾于1999年第4期，及2001年第4期刊登过一部分讨论如何规范化的文章。本期我们特再次约请几位专家进行书面讨论,谈谈他们的意见，供读者分析、比较。全国科技名词委将进行专题研究，力争拿出比较可行的规范化意见,改变“无所遵循”的混乱状况。欢迎有关读者提出宝贵意见。统一名词应考虑科学涵义及习惯用法———再论“碳”“炭”二词的用法。读本刊石磬“也谈碳与炭”[1]一文，有所启迪。现就符合习惯用法及考虑科学涵义两方面,再论“碳”“炭”二词的用法，以作笔者1999年在本刊发表《关于“碳”“炭”二词的用法》[2]一文的补充。　　一、问题的提出碳、炭二词用法的分歧在国内冶金工作者中是这样引起的：为了提高炼铁高炉炉缸的寿命，人们采用了含碳耐火砖;电炉炼钢及熔盐电解炼铝需用含碳电极，以导电；为了抗酸、抗碱、抗高温，许多炉内构件需用含碳纤维的制品。因此部分冶金学者认为既然是含碳物质，上列制品则应分别称为“碳砖”、“碳电极”及“碳纤维”。另有一部分冶金学者的意见是我国沿用“炭”字已有长久历史，上列用品应称为“炭砖”、“炭电极”及“炭纤维”。由此，“碳”、“炭”二词应用上引起争议，致使国内文献对“碳”、“炭”二词的应用比较混乱。例如1994年出版的《材料大辞典》[3]中,ｃａｒ?ｂｏｎｆｉｂｅｒ为碳纤维,而ａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ则为活性炭纤维。ｃａｒｂｏｎｂｒｉｃｋ为碳砖,而ａｃ?ｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ为活性炭。这里ｃａｒｂｏｎ译为“碳”还是“炭”，这个矛盾如何解决?究竟“碳”、“炭”二词有无不同?其差异何在?可否将碳、炭二词取消其中之一?这些都是待商榷决定的问题。　　二、碳是一种化学元素,碳=100%Ｃ化学元素Ｃ的中文命名为碳,即碳是100%Ｃ。碳有三个同素异形体，即无定形碳、石墨(六方晶系)及金刚石(立方晶系)。每个异形体有各自恒定的性质。无定形碳在空气中易燃,充作发热剂及还原剂,在密闭条件下通电加热到1500～2000,可得到石墨。石墨化程度随加热温度及时间而异。石墨能耐高温,在空气中难燃,但在2000以上则升华挥发，在氧气中也可燃烧。石墨能导电,导热性也高,又能抗酸性或碱性溶液的浸蚀。透明金刚石有五色灿烂的光彩,是最硬的物质。金刚石砂可制成切割金属的刀具。碳有3个同位素,其中14Ｃ考古学家用以测估文物的历史年代。　　三、从化学组成看“炭”的科学涵义燧人氏钻木取火,未完全燃烧的黑色遗留物，古人称之为木炭。考古学家证明,春秋时代国人已知冶铸青铜器皿、刀、剑的技术。用木炭供热熔化天然铜,或还原风化的含杂质的铜矿，得出青铜铸品。战国时代铁器出世。由于需更高的温度铁矿才能还原成铁，国人又发明用煤炭筑土窑烧制焦炭,充作供热及还原剂。这样，木炭、煤炭及焦炭三种燃不同，以及炭窑中由于火焰分布不均，温度不同等因素，所烧成的木炭含碳量也不尽相同。木炭中的灰分包含各种金属氧化物，形成硅酸盐化合物或互溶成为固溶体。煤炭古称石炭,是古代植物遗体深埋地下,经长期的高温高压的煤化作用生成的。煤炭灰分来源于植物本身全部的无机物质，又含有沉积过程中由风力或流水搬运的矿物杂质,因而煤炭的灰分可高达40%。煤炭有多种多样。根据产地、煤层及采煤工作面的不同,煤炭的化学组成在很大范围内波动。即使在同一采煤工作面，不同时间采得的煤块,其含碳量也有差异。煤炭灰分尚含有ＭｎＯ,Ｖ2Ｏ5,及微量的稀有金属氧化物。焦炭是由炼焦煤料经干馏焦结(900～1050)炼制的可燃固体产物。炼焦煤料由4种烟煤,即气煤、肥煤、焦煤及瘦煤配合而成。焦炭是高炉炼铁必需的原料。通过煤料配比可以提供高炉需要的低硫、低灰分,高发热值及高抗压强度的高质量焦炭。以上对木炭、煤炭及焦炭的化学涵义进行的分析可以看出炭、碳不能等同，它们的区别可用下列式(1)表达:　材料的“炭”字已沿用两千多年之久。那么,“炭”字从化学组成看,有哪些涵义呢?烧制木炭的原料是木材。木材含有大量的高分子聚合的有机化合物,主要是纤维素及木质素,又含无机化合物灰分及水分。有机化合物通过光化作用在大气中成长,而灰分则自土壤中吸取。炭窑中的还原气氛使木材不能全部燃烧。有机化合物遇热分解成碳,即所谓的“碳化过程”(ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ)。木材中的灰分全部留存于木炭中。同时木炭在储存期间又吸入大气中的水分。木炭中含有Ｈ、Ｏ、Ｎ等元素说明木炭尚含有少量的能挥发的有机化合物。由以上木炭的化学组成足以说明,木炭是以碳为主、含有多种不恒定成分的杂质的混合物。???同时，随着木材种类(软木或硬木)不同,同一树种,树枝和树干部位炭=碳(无定形碳或石墨)+有机挥发分+无机灰分+水分(1)也即:炭=