碳在生活中的重要性

Question

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Answer 1

碳的单质有石墨、金刚石、无定形碳（活性炭、炭黑）以及碳-60等。它们对于我们的生活关系密切，作用重大。下面我们就来看看它们都有哪些作用吧。
金刚石是加工业最硬的超级磨料及耐磨界面、电子业最有效的散热材料、半导体最好的晶片、通讯元件最高频率的滤波器、音响最传真的振动膜、飞行物最透光的雷达罩、眼镜片最防刮伤的护膜、机件最稳定的抗腐层等等。金刚石具备如此多的优点是其它任何材料所没有的，毋庸置疑地成为人们所青睐的、最有用的工程材料与功能材料。超硬材料[主要指金刚石，还含立方氮化硼]随着合成技术发展的多样化，其在现代科学技术和现代工业中的应用选择机遇越来越宽，对国经济效益快速增长的贡献率越来越大，对传统产业技术水平的提升作用越来越显示出其王者的风范，如此优秀的材料其发展前途定将灿烂、美好!
CVD方法既可制得常规金刚石膜，也可获得纳米金刚石膜。CVD金刚石膜与静态高压高触媒法制得的单晶金刚石一样，具有很好的力学、热学、光学、电学等性能，目前已经广泛应用于各个领域，将成为未来金刚石材料发展的主流，不仅可以带来巨大的经济效益，更为重要的是把金刚石材料的全方位特性应用发挥到极致。纳米金刚石膜将成为CVD金刚石研究的一个热点。

石墨制品保持了鳞片石墨原有的化学特性即耐酸性、抗腐蚀和物理特性即耐高温3000℃耐低温-204℃，它的抗压强度大于800kg/Cm2，而且抗氧化，在450℃空气中失重1%，回弹率为15-50%（密度1.1-1.5）。还具有很强的自润滑性能。因此石墨制品已被广泛的应用在冶金、化工、石油化工、高能物理、航天、电子等方面。
利用石墨的特性，人们已经根据工程的需要又灵巧的制成了不同类型的制品：如高纯石墨制品、柔性石墨制品、复合石墨制品等等。为了提高使用性能还将石墨与纤维（包括合成纤维）、金属丝、金属网、金属加工板在一起制成复合石墨制品，而大大的增加了它的强度及弹性。复合石墨制品主要是与树脂类、合成橡胶、塑料（聚四氟材料、乙烯、丙烯等）冷压或热合两种，还有液体石墨制品（即石墨乳等）及半液体石墨制品（即石墨润滑脂等）。石墨制品在广阔的领域里发挥着它密封、耐温、耐腐蚀、导电、保温、抗压、耐磨、抗氧化等重要作用，已引起国内外专家的普遍重视。当然石墨制品也在悄悄的进入现代化办公用品中，如江西一家档案用品厂利用石墨膨胀加工成一定吸附药品能力的可保持一年不失药性的防虫圆片。还有北墅石墨矿生产的石墨润滑带，为国内木材加工行业解决了砂光机（多半是进口砂光机）配件的急需难题，填补了国内同类产品的空白。总之石墨制品已愈来愈被各个工业部门所利用，石墨制品的市场是远大而广泛的。
人造石墨最重要的用途是制造电弧炼钢炉中的电极。人造石墨电极也被用于电解食盐水溶液来生产氯和氢氧化钠。石墨不与酸、碱、有机溶剂或无机溶剂起反应，这个特点使它广泛应用于食品、化工、石油等工业的各种工艺过程的设备中。石墨还被用于核反应堆中。
如果把某些人造纤维与塑性树脂混和并在压力下加热，它们就能成为碳纤维。这些纤维中的碳是以石墨的形式存在的。碳纤维的密度比钢低，但是强度和硬度都比钢好。它们被用于收音机的舱板和折翼，以及用在气象卫星和通讯卫星中。在体育用品中，碳纤维用于制造高尔夫球的棍棒、网球拍、钓鱼竿和自行车的三角架。

炭黑-应用
主要用作橡胶的补强剂和填料，其消耗量约为橡胶消耗量的一半，橡胶用炭黑占炭黑总量的94％，其中约60％用于轮胎制造。此外，也用作油墨、涂料和塑料的着色剂以及塑料制品的紫外光屏蔽剂。在许多其他制品，如电极、干电池、电阻器、炸药、化妆品及抛光膏中，它也是重要的助剂。

炉黑主要用于橡胶制品，炭黑的粒径越细，其补强性能越优越；炭黑结构度越高，其定伸应力及模量越高。细粒径的补强性品种主要用于轮胎胎面，赋予轮胎优良的耐磨性能。轮胎的其他部位，如胎侧、帘布层、带束缓冲层和内衬层，要求胶料耐曲挠龟裂、耐臭氧氧化、具有良好的回弹性和较低的生热性能，一般选用较粗粒径的半补强型（比表面积低于40m2/g）炉黑。

色素用槽黑广泛用于油墨、涂料和塑料中。油墨、特别是新闻油墨主要使用中色素槽黑。在涂料制造过程中,高色素槽黑赋予高级汽车面漆极好的黑度和光泽,中色素槽黑用于一般工业涂料。此外，中色素槽黑也常用作聚烯烃的紫外光屏蔽剂，用于提高塑料制品的耐候性。橡胶用槽黑主要用于轮胎特别是越野及工程轮胎的胎面胶，它赋予胎面较高的强度及良好的耐磨性能。

热裂黑主要用于橡胶制品。因粒径粗而补强性能差，仅用于要求最大限度填充增量的场合，如用于制造胶垫、胶管、海绵制品、密封圈、轮胎内衬层、胎圈胶以及绝缘制品等。

活性炭是一种多孔的炭化物，它是木材、煤炭、果壳等木质材料不完全燃烧后的产物。将木材、木屑、煤炭、果核、果壳等木质材料放在炭化设备内加热到适当的温度进行热分解，在热分解过程中它们就会发生一系列复杂的化学反应，结构产生变化，成为疏密多孔的黑色物质------活性炭。
活性炭名副其实，是一种充满吸附活性的炭化物，其成分除了炭之外，还包含少量的氢、氧、氮元素，在显微镜下可以看到它的表面之内就充满了不规则的六边形孔隙，就像是一团黑色的海绵。实际上，活性炭的孔隙比海绵要微小的多，也要密集的多，活性炭的孔隙半径最小可达到150纳米，最大的为20000纳米，而一纳米仅为十亿分之一米，是头发丝粗细的万分之一，也就是说活性炭身上的孔隙平均只有头发丝粗细的百分之一。这也正是活性炭具有强烈的吸附作用的原因。
除了物理吸附作用之外，活性炭还有化学吸附的功能，活性炭孔隙可以产生强大的引力将水和空气吸收到其中，而活性炭孔隙中的炭元素，氧元素等又可以与水和空气中的物质产生化学反应，将它们吸附到孔隙表面，就这样，水和空气中的绝大多数杂质里的有害物质被活性炭囚禁了起来，水和空气又变得洁净卫生了。
科学检测表明，活性炭由于充满不计其数，相互联结的孔隙，所以具有巨大的表面积，如果将一克活性炭内的孔隙全部延展开来，它的表面积能达到1000平方米，这大大超于人们的想象。巨大的表面积意味着活性炭能够与各种气体、液体充分接触，最大限度的捕捉吸附物质，因而它的净化功能没有谁可以匹敌。
活性炭的奇特性能使它广泛应用于空气净化，饮用水净化、污水处理和废气处理上，甚至是在食品加工和工业生产中，也活跃着它的身影。
我们经常饮用纯净水，实际上纯净水就来自于活性炭的净化，水源经过活性炭过滤后，杂质被留在了其中，出来的就是洁净可口的纯净水。前一阶段的松花江水源污染事故中，活性炭就发挥了极其重要的作用，它有效的吸附了有害化学物质，为人们带去完全放心的饮用水。同样，在污水处理中，活性炭依旧可以大显身手，它们的净化效率非常高。而且人们还发现将活性炭置于鱼缸中，可以保证水的清洁，使鱼儿更加的健康。
目前，越来越多的家庭开始接触活性炭，并将它们用于自己的生活中。
除了直接将包装好的活性炭放在屋中吸附有害气体外，一些厂子还将活性炭装进了空调中，还有一些城市将活性炭安装到汽车发动机的排气系统上，利用活性炭吸附汽车尾气，有效的净化了大气污染。
此外，活性炭疏密多孔的特性使它可以吸附部分电磁辐射，人们又将它做成了手机链，鼠标垫等，减少电磁波对身体的损害。

1991年，赫巴德(Hebard)等首先提出掺钾C60具有超导性，超导起始温度为18 K，打破了有机超导体(Et)2Cu[N(CN)2]Cl超导起始温度为12.8 K的纪录。不久又制备出Rb3C60的超导体，超导起始温度为29 K。表6-1列出了已合成的各种掺杂C60的超导体和超导起始温度，说明掺杂C60的超导体已进入高温超导体的行列。我国在这方面的研究也很有成就，北京大学和中国科学院物理所合作，成功地合成了K3C60和Rb3C60超导体，超导起始温度分别为8 K和28 K。有科学工作者预言，如果掺杂C240和掺杂C540，有可能合成出具有更高超导起始温度的超导体。
除了超导领域以外，C60在以下几个方面也具有广泛的应用前景。

①气体的贮存

利用C60独特的分子结构，可以将C60用作比金属及其合金更为有效和新型的吸氢材料。每一个C60分子中存在着30个碳碳双键，因此，把C60分子中的双键打开便能吸收氢气。现在已知的C60的稳定的氢化物有C60H24、C60H36和C60H48。

在控制温度和压力的条件下，可以简单地用C60和氢气制成C60的氢化物，它在常温下非常稳定，而在80 ℃～215 ℃时，C60的氢化物便释放出氢气，留下纯的C60，它可以被100%地回收，并被用来重新制备C60的氢化物。与金属或其合金的贮氢材料相比，用C60贮存氢气具有价格较低的优点，而且C60比金属及其合金要轻，因此，相同质量的材料，C60所贮存的氢气比金属或其合金要多。

C60不但可以贮存氢气，还可以用来贮存氧气。与高压钢瓶贮氧相比，高压钢瓶的压力为3.9×106 Pa，属于高压贮氧法，而C60贮氧的压力只有2.3×105 Pa，属于低压贮氧法。利用C60在低压下大量贮存氧气对于医疗部门、军事部门乃至商业部门都会有很多用途。

②有感觉功能的传感器

由于用C60薄膜做基质材料可以制成手指状组合型的电容器，用它来制成的化学传感器具有比传统的传感器尺寸小、简单、可再生和价格低等优点，可能成为传感器中颇具吸引力的一种候选产品。

③增强金属

提高金属材料的强度可以通过合金化、塑性变形和热处理等手段，强化的途径之一是通过几何交互作用，例如将焦炭中的碳分散在金属中，碳与金属在晶格中相互交换位置，可以引起金属的塑性变形，碳与金属形成碳化物颗粒，都能使金属增强。

在增强金属材料方面，C60的作用将比焦炭中的碳更好，这是因为C60比碳的颗粒更小、活性更高，C60与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小是0.7 nm，而碳与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小为2 μm～5 μm，在增强金属的作用上有较大差别。

④新型催化剂

在发现C60以后，化学家们开始探讨C60用于催化剂的可能性。C60具有烯烃的电子结构，可以与过渡金属(如铂系金属和镍)形成一系列络合物。例如C60与铂、锇可以结合成｛[(C2H5)3P]2Pt｝C60和C60OsO4·(四特丁基吡啶)等配位化合物，它们有可能成为高效的催化剂。

日本丰桥科技大学的研究人员合成了具有高度催化活性的钯与C60的化合物C60Pd6。中国武汉大学的研究人员合成了Pt(PPh3)2C60(PPh3为三苯基膦)，对于硅氢加成反应具有很高的催化活性。

⑤光学应用

具有独特微观结构的C60具有特殊的光学性质，其中令人感兴趣的光学性质之一是光限制性，即在增加入射光的强度时，C60会使光学材料的传输性能降低。

光限制性对于保护眼睛具有重要意义。以C60的光学限制性为基础，可研制出光限制产品，它只允许在敏化阈值以下(即对眼的危险阈值以下)的光通过，这样就起到了保护人眼免受强光损伤的作用。

⑥癌细胞的杀伤效应

C60经光激发后有很高的单线态氧的产率，而单线态氧与生物机体的生理生化功能、组织损伤、肿瘤以及光化治疗技术都有着重要关系。

当对C60的激发光强度达到4 000 lx时，癌细胞受单线态氧的作用已接近100%死亡，因此能有效地破坏癌细胞的质膜和细胞内的线粒体中质网和核膜等重要的癌细胞结构，从而导致癌细胞的损伤乃至死亡。

还有的研究指出，可以将肿瘤细胞的抗体附着在C60分子上，然后将带有抗体的C60分子引向肿瘤，也可以达到杀伤肿瘤细胞的目的。

⑦其他医疗功能

C60的衍生物具有抑制人体免疫缺损蛋白酶的活性的功能。人体免疫缺损蛋白酶是一种导致艾滋病的病毒，因此，C60的衍生物有可能在防治艾滋病的研究上发挥作用。

C60还适宜于在生物系统中充当自由基清除剂和水溶性抗氧剂，自由基是导致某些疾病甚至肿瘤的有害物质，C60可望能够降低患病者血液中自由基的浓度，还可抑制畸形的和患病细胞的生长。

碳单质对于我们的生产、生活实在是作用太多太多了，太重要了。

Answer 2

碳是一种非金属元素,无论是单质的碳,还是含碳的化合物,对人类的物质生产、日常生活和人类的生存发挥不可缺少的作用.
以单质状态存在的含碳物质主要有煤炭、木炭、石墨、金刚石等;煤炭、木炭是生活和工业的燃料或还原剂,石墨是铅笔原料、电极原料和耐高温材料,金刚石是昂贵的珠宝手饰材料和工业超硬材料.
以化合物状态存在的含碳物质有几十万种,分无机物和有机物二大类,人们熟知的含碳无机物在日常生活和工农业生产中常的有食品添加剂碳酸钠、碳酸氢钠、石灰原料碳酸钙、乙炔气的原料碳化钙(电石)、化学肥料碳酸氢铵、化学气体二氧化碳等.
人们熟知的含碳有机物在日常生活和工农业生产的用途更大,主要有汽油、柴油、煤油、液化气、天然气、化学溶剂和灭火剂四氯化碳等,碳水化合物(大米、小麦、玉米、高梁、红薯、土豆、糖类、水果、瓜菜等),纸张、化纤、棉布、木材等.无法全部例举.
总之,地球上如果没有碳及其化合物,人类及一切生物都无法生存和发展,也可以说,地球就是一个没有生命的只有岩石和土壤的球体.本回答被提问者采纳

Answer 3

碳是一种非金属元素，是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。 碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳.
最常见的两种单质是高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨，它们晶体结构和键型都不同。金刚石每个碳都是四面体4配位，类似脂肪族化合物；石墨每个碳都是三角形3配位，可以看作无限个苯环稠合起来。
1. 金刚石（diamond）金刚石结构图
最为坚固的一种碳结构，其中的碳原子以晶体结构的形式排列，每一个碳原子与另外四个碳原子紧密键合，成空间网状结构，最终形成了一种硬度大、活性差的固体。
金刚石的熔点超过3500℃，相当于某些恒星表面温度。
主要作用：装饰品、切割金属材料等
2.石墨（graphite）
石墨是一种深灰色有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。质软，有滑腻感，具有优良的导电性能。石墨中碳原子以平面层状结构键合在一起，层与层只见键合比较脆弱，因此层与层之间容易被滑动而分开。
主要作用：制作铅笔，电极，电车缆线等
3.富勒烯（fullerene）
1985年由美国德克萨斯州罗斯大学的科学家发现。
富勒烯中的碳原子是以球状穹顶的结构键合在一起。
4.其他碳结构
无定形碳（Amorphous，不是真的异形体,内部结构是石墨）
碳纳米管（Carbon nanotube）
六方金刚石（Lonsdaleite，与金刚石有相同的键型，但原子以六边形排列，也被称为六角金刚石）
赵石墨（Chaoite，石墨与陨石碰撞时产生，具有六边形图案的原子排列）
汞黝矿结构（Schwarzite，由于有七边形的出现，六边形层被扭曲到“负曲率”鞍形中的假想结构）
纤维碳（Filamentous carbon，小片堆成长链而形成的纤维）
碳气凝胶（Carbon aerogels，密度极小的多孔结构，类似于熟知的硅气凝胶）
碳纳米泡沫（Carbon nanofoam，蛛网状，有分形结构，密度是碳气凝胶的百分之一，有铁磁性）

Answer 4

你说的什么碳啊 不知道你所说的什么碳 那我就说下木碳了。
如果说是梅雨季节 屋子里到处湿漉漉的，特别心烦，尤其是厨房。我们可以在厨房四周放些木碳，既能防潮又能防蟑螂；在衣橱里放些木碳，也可以防潮；洗衣服时，拿只纱网装些木碳，并加少许食盐，再放进洗衣机里，能有效地去除衣服上的污渍；在冰箱里放些木碳，不仅能除臭而且还能保鲜；煮饭时，放些干净的木碳，煮出来的饭既香又白，富含人体所需的多种矿物质，这是因为木碳受热就释放出矿物质，且把水中的杂质去掉；把木碳在新装修的房子里放上一段时间，能有效地去除有害气味，所以木碳也能净化空气。

Answer 5

生活中需要用到的碳单质有这些情况：钻戒是金刚石单质碳。煤炭是无定形碳，提供热量和发电。石墨，铅笔和润滑，电池的碳电极。油墨的主要成分也是碳单质。