时间:2024-05-25
山东省胶州市第一中学 刘志韬
同学们,你们现在还在用铅笔吗?你们有没有注意到每支铅笔的一头都标有“H”或“B”的字母?你们知道这些字母代表什么吗?
我们知道,碳有多种同素异形体,如金刚石、石墨、C60(富勒烯)、无定形碳(木炭、焦炭、活性炭等)。同素异形体是指由同种元素组成,因排列方式不同而具有不同性质的单质。同素异形体之间的差异主要表现在物理性质上,从而导致了其不同的用途。如金刚石是无色透明、正八面体形状的固体,其硬度很大,可用来裁玻璃、切割大理石;石墨是一种深灰色有金属光泽而不透明的细鳞片状固体,具有导电性,可作电极、铅笔芯等;木炭具有疏松多孔的结构,具有很强的吸附性,可用来吸附食品和工业产品中的色素和异味;制糖工业中利用活性炭来脱色制白糖,活性炭还可以用来净化水;C60分子形似足球,这种独特的结构决定了它具有一些特殊的物理和化学性质,有可能广泛应用于超导、催化、材料、医药及生物等领域。我国科研机构在C60的制备和分离、C60的超导性、C60的结构等方面的研究已取得了不少成就,在国际上也产生了重要的影响,为碳单质的研究作出了重大贡献。
2004 年,科学家成功地从石墨中分离出单层的石墨片(有人称为石墨烯),这是目前世界上人工制得的最薄的材料——厚度与一个碳原子的直径相当,仅为0.335 nm。这种单层石墨片具有优异的导电、导热性和一些奇特性质,正激励着科学家们不断地去探索。
此外,还有一些新形态的碳单质,如碳纳米管。碳纳米管的直径一般在几纳米到几十纳米之间,它独特的结构和性质受到人们的广泛关注。碳纳米管具有尺寸小、机械强度高、导电性好等特点,在材料、催化、信息等诸多领域中具有重要的应用前景。
我们日常使用的铅笔,就是碳单质中的石墨和黏土按照一定比例混合制造而成的。其实,铅笔的外形虽然都差不多,但仔细观察就会发现,铅笔芯的粗细不同,写起字来字迹的深浅也不同。铅笔芯的软硬,主要由掺入黏土的比例决定。黏土掺得少,石墨含量多,铅笔就软;黏土掺得多,石墨含量少,铅笔就硬。下表就是几种不同型号铅笔中石墨与黏土的配比。
规格配比(%)6H 2H H HB B 2B 6B原料石墨黏土40 60 50 50 52 48 57 43 62 38 70 30 80 20
原来,人们为了表示铅笔芯的软硬和颜色深浅,用英文“Hard”(硬)的第一个字母“H”表示硬度,用英文“Black”(黑)的第一个字母“B”表示黑度,并且在“H”或“B”的前面加上阿拉伯数字。B 前面的数字越大,铅笔芯越软越黑。供画画用的铅笔是6B,写出的字又粗又黑。H 前面的数字越大,铅笔芯越硬越浅。供制图用的6H 铅笔,写出的字又细又淡。按照铅笔芯由软到硬的顺序,铅笔可分为17 种规格:6B、5B、4B、3B、2B、B、HB、H、2H、3H、4H、5H、6H、7H、8H、9H、10H。平时写字常用的是“HB”型的。此外还有7B、8B、9B 三个等级的软质铅笔,以满足绘画等特殊需要。有时还有“F”型的铅笔,“F”表示硬度在HB和H 之间的铅笔。
铅笔的分类正是按照笔芯中石墨的含量来划分,一般分为H、HB、B 三大类。其中H 类铅笔,笔芯硬度相对较高,适合用于界面相对较硬或粗糙的物体,比如木工画线、野外绘图等;HB 类铅笔笔芯硬度适中,适合一般情况下的书写;B 类铅笔,笔芯相对较软,适合绘画,也可用于填涂一些机器可识别的卡片。比如,目前我们常使用2B铅笔来填涂答题卡。很多人可能还不知道,铅笔还可以用来鉴别钻石的真伪。钻石用水润湿后,用铅笔在它上面刻划一下,真钻石的表面不会留下铅笔划过的痕迹,用水晶、玻璃、电气石等制作的假钻石则会留下痕迹。
另外,常见的还有一些彩色铅笔是铅芯有色彩的铅笔。这些铅笔的铅芯由黏土、颜料、滑石粉、胶粘剂、油脂和蜡等组成,用于标记符号、绘画、绘制图表与地图等。彩色铅笔通常是成套(6、12、24、36、64 种颜色)装盒。
特种铅笔包括玻璃铅笔、变色铅笔、炭画铅笔、晒图铅笔、水彩铅笔、粉彩铅笔等。它们各有其特殊用途:①玻璃铅笔:铅芯由颜料、油脂和蜡等组成,用于在玻璃、金属、搪瓷、陶瓷、皮革、塑料、有机玻璃等表面书写或做标记,供工业、医药、国防、勘测等部门使用,有红、白、橘黄、淡黄、绛紫、深绿、淡蓝、黑等颜色。②变色铅笔:俗称拷贝铅笔。铅芯含有耐晒青莲色淀等染料,书写的字迹用橡皮擦不掉,适用于缮写长期保存的重要文件,记载账目,有青莲、红、蓝、绿、黄等颜色,以青莲色居多。③炭画铅笔:又称炭素铅笔。铅芯由黏土、木炭粉、炭黑等制成,用于绘画、油画打底。④晒图铅笔:又称描图铅笔。石墨铅芯用油溶蜡红等红色染料处理,以起遮光作用,用于绘图后直接晒图。⑤水彩铅笔:铅芯中加有水溶性酸性大红等酸性染料。铅芯沾水时就如同水彩颜料,用于相片着色、写生、绘制地图和统计图表等。⑥粉彩铅笔:铅芯用颜料及多孔柔软的原料(如碳酸钙)制成,不含油脂和蜡类。其硬度和书写手感类似粉笔,用于绘画。
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