活性炭的孔隙結構

活性炭的結構。碳是自然界中大量存在的元素之一。自然界中的碳有兩種存在形式，即含碳化合物及游離狀態的碳。含碳化合物的種類很多，除了日常見到的煤、石油及其制品以外，草類、樹木及各種植物等等，都是由各種各樣的含碳化合物所構成的。游離狀態的碳有金剛石、石墨、木炭、焦炭、活性炭及瀝青（俗稱柏油）等。同屬于游離態碳的金剛石、石墨、木炭、焦炭、活性炭及瀝青，在外觀形態及用途方面也存在著很大的差異。金剛石又稱鉆石，非常堅硬。因此常用來制造首飾及裝飾品，也用來制造工業上使用的切削工具。例如，玻璃工切割玻璃用的小刀及地質鉆探用的鉆頭，它們的刀尖部分就是用金剛石制成的。石墨卻很柔軟，工業上有時就利用它的這一特點，把它作為一種固體潤滑材料用于通常的潤滑油或潤滑脂不能使用的場合。木炭、焦炭、活性炭及瀝青是我們比較常見而熟悉的物質，它們的外觀形態及用途與金剛石、石墨又有著很大的差別。

為什么游離狀態的碳類物質之間會存在這樣大的差異呢？這主要是因為碳元素在構成這些物質時，相互之間的排列結合的方式不一樣，導致結晶的方式及程度不同的緣故。根據結晶程度的差異，游離狀態的碳可以分成如下三種類型：結晶質礙。金剛石和石墨屬結晶質碳。它們都是宙碳原子按照一定的方式排列而構成的結晶體。像所有的結晶性物質一樣，在它們的晶體中，找不到金剛石或石墨的分子，而只能把它們的整個晶體看作是一個巨大的金剛石分或石墨分了。都是由碳元素結晶而形成的金剛石及石墨，之所以呈現出不同的性質， 是由于它們的結晶方式不同所致。金剛石的晶體中，所有礙原之間的距離相等，為 0.154mm；并且，都以化學鍵緊密地結合在一起。因此，金剛石沒有導電性能，也不能與酸、堿等發生化學反應?；瘜W性質穩定。金剛石的密度為3.51g/cm3。

石墨的晶體中，碳原子呈層狀結構排列。同層中，碳原子非常規則地排列成正六角形，形成了甫許多正六角形所構成的巨大網狀結構，碳原子就處于這些正六角形的頂角上；每一個碳原子與同一層上三個相鄰的碳原子以化專鍵相結合，鍵長都是0.143mm。石墨的晶體就是許多這樣的山碳原子的正六角形網狀平面規則而相互平行地重疊在一起構成的。在相鄰的兩層正六角形網狀平面之間距離較大，為0.335mm；碳原子相互之間無法形成化學鍵，以分子間引力相互聯結。因此，石墨的質地柔軟，能夠導電傳熱，不少性質都有方向性等。都是由其結晶結構的特點而形成的。石暖的密度為2.26g/cm3。

微晶質碳。長期以來，一直認為木炭、焦炭、炭黑及活性炭等是無定形碳。但是，隨著科學的發展和現代分析手段的進步，發現在這一類物質中，存在著與石墨結晶類似的碳的基本微晶（又叫石墨狀微晶）。它們的結構既不同于結晶質碳，又不同于無定形碳，因此稱作微晶質碳。微晶質碳具有一些共同的性質，除了結構中都含有石墨狀微晶以外，化學組成中碳元素的含量都在80%?95%之間，真密度處于1.3?1.9g/cm3的范圍之內。無定形碳。屬于無定形碳的物質有瀝青。在瀝青的結構中，不存在結晶性的部分，因此是純粹的無定形碳。瀝青的密度為0.9? 1.1g/cm3，其化學組成中，碳元素的含量為86%?90%。

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