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碳的一种同素异形体。1968年在德国里斯陨石坑的石墨片麻岩中发现,是最先发现的一种炔碳;外观呈银白色,又称为白碳(white carbon);晶胞中所含碳原子数超过一百(石墨晶胞只含4个原子),晶胞中原子的排布乍看起来显得紊乱,所以最初命名为紊碳。作为一种晶体,碳原子在晶胞内的排列,实际上当然十分规整有序,并不紊乱。

存在及生成 在石墨片麻岩中与石墨共生,呈极细的白色条带,与石墨条带平行交织在一起,带宽3~15μm。在很多陨石坑中都有发现。(图1)陨石撞击地面产生激波,激波诱发的极高温度使坑内有机物质炭化并蒸发,由此产生的气态碳分子,冷凝结晶成为紊碳。在很多天然石墨中也发现少量紊碳。用激光照射或电阻加热,把热解石墨或多晶石墨加热到2700~3000K,约半分钟,用液氮猝熄,生成的紊碳附着在石墨表面,成为石墨表面的一层银白色镀膜。电炉炼钢中石墨电极尖端上附着的白色物质,其中也含有紊碳。用激光聚焦照射金刚石的(111)面,碳蒸气及液碳微滴骤冷凝结,甚至炭黑在常温下,在空气中用激光聚焦照射等等,都可产生紊碳。

图1 陨石坑片麻岩中的紊碳

(放大800倍)

白色条纹-紊碳;黑色条纹-石墨

晶体结构与性能 紊碳晶体具有六方结构。晶胞参数:

a=0.8498nm,c=1.4078nm,晶胞含碳原子数Z=144,晶胞体积V=0.976nm,晶胞密度d=2.94g/cm。晶胞由含有12个碳原子的叠烯链(=C=(C=C)=C=),平行于C轴而构成。紊碳是叠烯型炔碳的一种。微晶聚结成片状或树枝状(图2)。单晶透明,具有双折射能力。多晶的反射色,由于很多晶面的散射,呈银白色或亮灰色。晶体密度很大也很硬,硬度比BC(维氏硬度37.8GPa)还大。

图2 紊碳的树枝状晶体

紊碳晶体能经受75eV高能电子束的轰击,表明晶体很稳定。紊碳在高温下也十分稳定,在空气中500℃下也难以氧化,转化为氧化物的速率远低于石墨,利用这个性质可以把与之共存的石墨去掉,得到浓缩的、甚至纯净的紊碳。

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