碳元素何以C位出道?
與甘肅科技館輔導員老師一起「雲享」化學元素周期表裡的神秘世界
甘肅科技館暑期又推出線上科普盛宴啦——
「律動世界——化學元素周期表專題展」正式開啟,同學們足不出戶即可「雲享」化學元素的神秘世界。
劉玉萍老師
碳元素:知名的「活動家」
主講人:甘肅科技館輔導員 劉玉萍老師
碳元素在眾多元素中能夠C位出道,穩居王位,為什麼?
這是因為碳是地球上所有生命的基礎,整個化學周期表中,碳元素成為最知名的「活動家」,和其他元素形成的化合物種類幾乎是無限的,人類已發現碳的化合物高達幾百萬種。
碳在現在生活中隨處可見。鑽石是由金剛石雕刻而成的,金剛石是一種華麗高貴的碳單質,無色透明,呈八面體形狀,加工後有奪目光澤,經細細琢磨後得到璀璨的鑽石,金剛石是世界上最硬的物質,經常用它來裁玻璃,加工堅硬的金屬,製作鑽探機探頭等。
在碳單質家族中還存在一種平凡多能的碳單質——石墨,呈深灰色,略有金屬光澤,為不透明的細鱗片狀固體、質軟且有滑膩感,可用作鉛筆芯和潤滑劑,由於它有良好的導電性,也用作電極。
碳60是具有獨特個性的碳單質,其結構形似足球也稱足球烯,每個碳60分子由60個碳原子構成,獨特的結構使它廣泛應用於超導、催化、材料、醫學以及生物等領域。
豐富多彩又神秘的碳單質家族也在不斷添加著新成員,比如碳納米管、石墨烯等,一種碳元素,遠達宇宙,近至身旁,它是浩瀚星河中的渺小塵埃,也是廣袤世間的偉大存在。
孫瑩老師
神奇新材料——石墨烯
主講人:甘肅科技館輔導員 孫瑩老師
相信大家在寒冷的冬天一定都穿得很厚,但是有些人卻穿得很少,是他們不怕冷嗎?原來他們有秘密武器——石墨烯。
在說石墨烯之前,我們先來看看鉛筆。鉛筆的頭上是什麼?是鉛筆芯?不,那是石墨。石墨是元素碳的一種同素異形體。什麼叫同素異形體呢?我們知道自然界的物質都是由不同元素構成的,有些物質雖是由相同元素構成,但它們的表現就很不一樣,原因在於分子結構的不同。石墨和碳也是這樣。
碳原子排列堆積成片狀,1毫米厚的石墨包含大約300萬層這種結構,如果你只分離出一層原子的石墨,那就是石墨烯。它是一種由碳原子組成的二維碳納米材料。石墨烯有三個世界之最:薄、輕、強。這裡可以拿頭髮絲打個比喻,雖然它的厚度是頭髮絲的20萬分之一,可是它的強度比最好的鋼材還要高200倍,同時,它又有很好的彈性。彈性幅度能達到自身尺寸的20%。如果用1平方米的石墨烯做成吊床,本身重量不足1毫克,但是可以承受一隻小貓的體重。
石墨烯目前最有潛力的應用就是成為矽的替代品。目前我國的科研人員已開始嘗試用石墨烯替代矽來製造部分元器件,由它製造出來的元器件,理論上處理運行速度可以達到矽的10倍甚至上百倍。
所以科學家們預測石墨烯將會徹底改變21世紀,極有可能掀起一場席捲全球的顛覆性新技術新產業革命。
劉婧琳老師
貨幣都是用什麼製成的?
主講人:甘肅科技館輔導員 劉婧琳老師
我國最早的貨幣是由貝殼做成的貝幣,起源於殷商。隨著冶煉水平的提高,貝殼這類天然貨幣逐漸被淘汰,取而代之的是更加耐用、辨識度更高、更方便攜帶的金屬貨幣,如春秋戰國時期的刀幣、布幣,楚國的愛金、蟻鼻錢,秦始皇統一幣制時發行的方孔錢秦半兩,以及常見的方孔錢:漢五銖、開元通寶、康熙通寶、崇禎通寶、民國通寶等。還有我們在影視劇中常見的銀錠及各種硬幣,如機制光緒元寶、銀元和人民幣硬幣。
同學們一定好奇古代的貨幣是用啥材質製成的?哪種制幣金屬是古人常用的呢?
現在就給同學們介紹一下我國歷史上比較著名的幾種貨幣金屬:
1.刀幣:主要盛行於春秋戰國時期,一般含銅僅有35%~45%,有時鉛、錫含量多達45%~58%,品質較好的經檢測含銅量為70%左右。
2.秦半兩:材質主要為青銅(銅錫合金),自秦惠文王二年興起至秦始皇一統天下,是中國最早的全國通行之法定青銅貨幣。
3.漢五銖:始興於漢,沿用至唐初,歷經700多年,五銖錢重五銖(3.25g),上有「五銖」二字,故名。材質為銅鉛錫合金,一般銅的比例佔七成不到,銅比例越少,顏色越發白。
4.開元通寶:唐代貨幣,主要材質為青銅,每十文重一兩,每一兩的重為一錢,而一千文則重六斤四兩。
5.袁世凱像背嘉禾銀幣:俗稱「袁大頭」,中華民國時期貨幣,成色銀九銅一,始鑄於民國三年,標準重量為七錢二分(26.5g左右)。
6.人民幣硬幣:第五套人民幣硬幣分一角、五角、一元三種,一角硬幣材質為鋁合金(2000年發行)或不鏽鋼(2005年發行),五角硬幣材質為鋼芯鍍銅合金,一元硬幣材質為鋼芯鍍鎳。
從以上這些金屬貨幣的組成成分中,我們不難看出,銅是一種很重要的貨幣金屬,而金、銀天然就具有貨幣職能。正是價值高、易於保存、便於攜帶、容易分割與計量這些特性,使金、銀、銅非常適合充當貨幣。在相當長的歷史時期,貨幣基本都是用銅、銀和金來製造的。事實上隨著金和銀變得越來越貴重,它們最終從流通的硬幣中消失。
甘肅科技館的「貨幣金屬」展品除了我們國家的貨幣之外,還有世界各國的貨幣,同學們感興趣的話,可以去現場一睹真容。
文/掌上蘭州·蘭州晨報首席記者 夏苗
圖由甘肅科技館提供
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