Интересные факты о карандаше. Начиная с XIII века, художники использовали для рисования тонкую серебряную проволоку. Такой инструмент назывался «серебряный карандаш» и требовал высокого уровня мастерства, так как стереть начертанное им невозможно. Другой его характерной особенностью было то, что со временем серые штрихи, нанесённые серебряным карандашом, становились коричневыми. Существовал и «свинцовый карандаш», который оставлял неброский, но чёткий след и его часто использовали для подготовительных набросков портретов. Для рисунков, выполненных серебряным и свинцовым карандашом, характерна тонкая штриховая манера. Для примера, подобными карандашами пользовался Дюрер. Известен также так называемый итальянский карандаш, который появился в XIV веке. Он представлял собой стержень из глинистого чёрного сланца. Затем его стали изготавливать из порошка жжёной кости, скреплённого растительным клеем. Этот инструмент позволял создавать интенсивную и насыщенную линию. Интересно, что художники и сейчас иногда применяют серебряные, свинцовые и итальянские карандаши, когда им нужно добиться определённого эффекта. Графитные карандаши известны с XVI века. Мощная буря, прошедшая по Англии в местности Камберленд, вывернула с корнями деревья, и тогда местные пастухи обнаружили в обнажившейся земле под вывернутыми корнями некую тёмную массу, которую они посчитали углём, который поджечь, однако, не удалось. Из-за цвета, схожего с цветом свинца, месторождение приняли за залежи этого металла, но и для изготовления пуль новый материал оказался непригоден. Тогда, после разных проб, они поняли что эта масса оставляет хорошие следы на предметах и воспользовались этим чтобы метить своих овец. В дальнейшем они начали производить из него тонкие заострённые на конце палочки и использовали их для рисования. Эти палочки были мягкими, пачкали руки и подходили только для рисования, но не для письма. В XVII веке графит продавали обычно на улицах. Художники, чтобы было удобнее и палочка не была такой мягкой, зажимали эти графитовые «карандаши» между кусочками дерева или веточками, оборачивали их в бумагу или обвязывали их бечёвкой. Первый документ, в котором упоминается деревянный карандаш, датирован 1683 годом. В Германии производство графитных карандашей началось в Штайне под Нюрнбергом в 1719 году. Немцы, смешивая графит с серой и клеем, получили стержень не такого высокого качества, но по более низкой цене. В 1758 году столяр Каспар Фабер обосновался также в Штайне и начал с 1761 свое производство карандашей. Что послужило началом истории фирмы Faber-Castell. В 1789 году ученный Карл Вильгельм Шееле доказал, что графит является материалом из углерода. Он же и дал нынешнее название материалу - графит (от др.-греч. γράφω - пишу). Поскольку графит в конце XVIII века использовался для стратегических целей, например для производства тигля для пушечных ядер, английский парламент ввёл строжайший запрет на вывоз драгоценного графита из Камберленда. Цены на графит в континентальной Европе резко возросли, так как на тот момент лишь графит из Камберленда считался исключительным для писания. В 1790 году венский мастер Йозеф Хардмут смешал пыль графита с глиной и водой и обжёг эту смесь в печи. В зависимости от количества глины в смеси он смог получить материал различной твердости. В том же году Йозеф Хардмут основал предприятие по выпуску карандашей Koh-i-Noor Hardtmuth, названое в честь алмаза «Кохинур» (перс. کوہ نور - «Гора света»). Его внук Фридрих фон Хардмут усовершенствовал рецептуру смеси и в 1889 году смог производить стержни с 17-ю различными степенями твердости. Независимо от Хартмута, в 1795 год французский учёный и изобретатель Никола Жак Конте получил подобным методом стержень из пыли графита. Хартмут и Конте являются в равной степени прародителями современного карандашного стержня. До середины XIX века эта технология получила широкое распространение по всей Европе, что привело к возникновению таких Нюрнбергских известных карандашных фабрик как Staedtler, Faber-Castell, Lyra и Schwan-Stabilo. Шестигранную форму корпуса карандаша предложил в 1851 году граф Лотар фон Фабер-Кастель, владелец фабрики Faber-Castell, заметив, что карандаши круглого сечения часто скатываются с наклонных поверхностей для письма. Эта форма производится до сих пор различными производителями. В современных грифелях используются полимеры, которые позволяют добиваться нужного сочетания прочности и эластичности, дают возможность изготавливать очень тонкие грифели для механических карандашей (до 0,3 мм). Почти ²/3 материала, составляющего простой карандаш, уходит в отходы при его заточке. Это натолкнуло американца Алонсо Таунсенда Кросса на создание в 1869 году механического карандаша. Графитный стержень размещался в металлической трубке и мог по необходимости выдвигаться на соответствующую длину. А знаете ли Вы что: В прошлом выпускался особый вид графитных карандашей - копировальные (обычно называемые «химическими»). Для получения нестираемых следов в стержень копировального карандаша добавлялись водорастворимые красители (эозин, родамин или аурамин). Известный французский карикатурист Эммануэль Пуаре (1858-1909), родившийся в России, придумал себе аристократично звучащий на французский манер псевдоним Caran d’Ache, которым стал подписывать свои работы. Позднее этот вариант французской транскрипции русского слова «карандаш», происходящего от тюркского «кара даш» (черный камень), был выбран названием и фирменным знаком швейцарской торговой марки CARAN d’ACHE, основанной в Женеве в 1924 году, выпускающей эксклюзивные пишущие инструменты и аксессуары. Карандаш твердостью НВ и длиной 17,5 см может: чертить линию длиной 56 км (2010 г.; для сравнения: в 1994 г. - 51,5 км, в 1998 - 54,7 км, в 2005 - 55,1 км, в 2008 - 55,8км); написать около 45 000 слов; быть заточен 17 раз. Перед тем, как поломаться, средний заостренный кончик карандаша противостоит давлению 255 атмосфер или 264 кг на см². Более 14 миллиардов карандашей производится в мире каждый год - из этого количества можно выложить цепочку, которая обогнёт нашу планету 62 раза. Бернард Лассимон, французский математик, получил первый патент (French patent № 2444) на точилки для карандашей в 1828 году. НАСА вложило несколько миллионов долларов в разработку ручки, которой можно писать в космосе, а русские космонавты пользовались простыми карандашами.
И ЗДЕСЬ ОДИННАДЦАТЫЙ. По распространенности в земной коре - твердой оболочке на глубине до 16 км и в атмосфере на высоте до 15 км занимает одиннадцатое место. Одиннадцатый он и по распространенности в атмосфере Солнца. А вообще в космосе углерода довольно много. Советские космические станции «Венера-4», «Венера-5» и «Венера-6» установили, что атмосфера утренней звезды состоит преимущественно из углекислого газа. Этот газ преобладает и в атмосфере Марса. А вот в атмосферах Сатурна, Юпитера, Урана и Нептуна наряду с аммиаком доминирует иное соединение углерода - метан. обнаружен в составе метеоритов и комет. С помощью спектроскопических наблюдений найден и на далеких звездах. В спектрах относительно холодных звезд не раз наблюдались полосы поглощения, характерные для радикалов СН*, CN* и С2* Не без оснований предполагают, что радикалы СН* и CN* есть в газопылевой среде, заполняющей межзвездное пространство.
ПОМОЩНИК МЕТАЛЛУРГА. Углерод- не металл. Но по некоторым характеристикам, в частности по теплопроводности и электропроводности, весьма «металлоподобен». Углерод - не металл, и тем не менее это один из важнейших для металлургии элементов. Именно благодаря ему совершенно непригодное в качестве конструкционного материала мягкое, слабое становится чугуном или сталью. В последние десятилетия получили распространение таки называемой графитизированные стали, в структуре которых есть свободные микрокристаллы графита. В основном эти стали идут на производство инструмента, коленчатых валов, штампов в поршней, потому что им свойственна большая, чем у иных нелегированных сталей, прочность и твёрдость.
Как восстановитель углерод применяют не только в производстве чугуна, но и цветных металлов Практически в роли восстановителя выступает кокс, в котором углерода 97-98%. А вот древесный уголь - первый, видимо, восстановитель в черной металлурги - в цветной металлургии вашего времени выступает в ином качество. Из него делают так называемый покровный слой, предохраняющий расплавленный металл от окисления.
Не обходится без углерода и производство алюминия - металл нарастает на графитовом катоде.
А в доменном процессе обычно участвует не только элементный углерод (в виде коксе), но и одно ив соединений элемента № 6. Обыкновенные плотные известняки применяют в качестве флюсов при выплавке чугуна из железных руд, содержащих в качестве пустой породы кремнезем и глинозем.
ПОКА ЕЩЕ ОСНОВА. Уголь, нефть, горючие сланцы, торф, при родным газ - материальная основа теплоэнергетики прошлого, настоящего и ближайшего будущего. Потому что, как ни радужны перспективы атомной энергетики, еще довольно много лет атом будет ходить в подсобных. Пока его доля в производстве электроэнергии сравнительно мала. Со временем роли, видимо, перемежится. Тогда «подсобниками» станут нынешние гегемоны- природные топлива на углеродной основе. И, видимо, придет время, когда горючие ископаемые будут целиком идти на химическую переработку. Пока же большая часть их отправляется в топки и двигатели, которые по существу тоже топки.
СИНТЕЗ АЛМАЗА. В декабре 1954 г. американская фирма «Дженерал электрик» сообщила, что сотрудники этой фирмы Холл, Банди и другие получили искусственные алмазы в виде мелких треугольных пластин. Процесс синтеза вели под давлением порядка 100 тыс. атм. и при температуре 2600°С. Катализатором был , а если говорить точнее, из графита получали на тонкой пленке карбида тантала, образовывавшейся в ходе алмазного синтеза.
Впрочем, еще раньше, в феврале 1953 г., первые искусственные алмазы получила группа Эрика Гуннара Лундблада (Швеция), но шведские ученые не торопились с публикацией результатов своих.
С тех пор, с середины 50-х годов XX в., успешные работы по промышленному синтезу алмазов ведутся в ряде стран. В нашей стране эту работу возглавляли В. Н, Бакуль и академик Л. Ф. Верещагин. Известно, например, что в середине 70-х годов Горьковский автомобильный завод расходовал в год до 400 тыс. каратов искусственных алмазов. Один завод - 80 кг алмазов! Примерно столько же «тратил» их Сестрорецкпй инструментальный завод и некоторые другие предприятия.
В мире уже производятся и синтетические алмазы ювелирного качества; обходятся они намного дороже природных.
Промышленный синтез алмазов - большое достижение науки и техники. Ученые шли к нему многие десятилетия. Большинство попыток, предпринимавшихся в прошлом, заканчивались неудачей. Но были и проблески. О двух из них и о синтезе алмаза в метеоритном веществе рассказывают следующие заметки.
МЕТЕОРИТ… СЪЕЛИ. Немаловажной вехой в осознании возможности образования алмазов вне земной коры послужило обнаружение алмазных крупинок в метеорите, упавшем 10 (по старому стилю) сентября 1886 г. возле деревни Новый Урей Краснослободского уеада Пензенской губернии.
Крупинки алмаза были обнаружены в метеоритном веществе преподавателями Петербургского лесного института доцентом-минералогом Михаилом Васильевичем Ерофеевым и профессором химии Павлом Александровичем Лачиновым (известен больше всего работами по холестерину, которыми занимался в последние годы жизни).
Осколки метеорита «Новый Урей» были присланы в Петербург бывшим студентом Лесного института учителем Павлом Ивановичем Барышниковым.
Приводим выдержки из его письма директору Лесного института: «…Рано поутру несколько новоурейских крестьян верстах в трех от деревни пахали свое поле… Вдруг совершенно неожиданно сильный свет озарил всю окрестность; затем черев несколько секунд раздался страшный треск, подобный пушечному выстрелу или взрыву, за ним второй, более сильный. Вместе с шумом в нескольких саженях от крестьян упал на землю огненный шар; вслед за этим шаром невдалеке над лесом опустился другой, значительно больше первого. Все явление продолжалось не более минуты.
Обезумевшие от страха крестьяне не знали, что делать, они попадали на землю и долго не решались сдвинуться с места… Наконец один из них, несколько ободрившись, отправился к тому месту… и, к удивлению своему, нашел неглубокую яму; в середине ее, углубившись до половины в землю, лежал очень горячий камень черного цвета. Тяжесть камня поразила крестьян….
Затем они отправились к лесу разыскать второй, больший камень, но все усилия их были напрасны: лес в этом месте представляет много болот и топей, и найти аэролита им не удалось: по всей вероятности, он упал в воду.
На следующий день один из крестьян того же Урейского выселка отправился на свое поле посмотреть копны гречихи. Здесь совершенно случайно им найден был такой же точно камень, какой принесли накануне его соседи. Камень тоже образовал вокруг себя ямку; часть камня была в земле… Дальнейшие поиски крестьян в окрестностях Нового Урея не привели ни к чему. Следовательно, выпало всего три куска. Самый большой из них упал, без сомнения, в лесу в болото; второй по величине, упавший при крестьянах на пашне, приобретен мною и отослан Вам для минералогического кабинета института и, наконец, третий, найденный крестьянином в гречихе, съеден…
Крупинки аэролита считались положительно универсальным лекарством. Распространились нелепые слухи о «чудесном исцелении», требования на «христов камень» усилились; счастливый владелец метеорита пользовался случаем и продавал камешек чуть не на вес золота, выказывая при этом слабости настоящего завзятого аптекаря. Прием «христова камня» производился таким образом: пациент, купивши ничтожный кусочек метеорита, толок и растирал его в порошок и затем, смешав с водой, благоговейно выпивал, творя молитву и крестное знамение…»
За открытие алмазов в метеорите Российская Академия наук присудила Ерофееву и Лачинову Ломоносовскую премию. А каких-либо следов того, что хоть кто-нибудь обратил внимание па беспросветную темноту крестьян, история не сохранила.
Небесное тело (вернее, часть его), присланное Барышниковым в институт, весило 1762,3 г; позже были получены еще два осколка - весом 21,95 и 105,45 г. Не считая двух десятков граммов, израсходованных Ерофеевым и Лачиновым на анализы, метеорит сохранился.
Его можно видеть и сейчас в Ленинградском горном музее.
КАНДИДАТ В САМЫЕ ПРОЧНЫЕ? В 1975 г. были опубликованы расчеты, проведенные советскими химиками В. В. Коршаком, В. И. Касаточкиным и К. Е. Перепелкиным, согласно которым наибольшая теоретическая прочность из всех имеющихся на Земле веществ должна быть у линейного полимера углерода - карбина. Разумеется, такой ультрапрочный карбин должен быть изготовлен в виде бездефектных нитевидных кристаллов. Раньше считали, что теоретически самое прочное вещество - (13 тыс. кг/мм2), для карбина же вычисленная величина предельной прочности почти вдвое больше - 22-23 тыс. кг/мм2.
Что нужно, чтобы материал был очень прочным? Во-первых, высокие значения энергии химических связей. Во-вторых, направления этих связей должны по возможности совпадать и идти вдоль оси кристалла. В-третьих, если вещество полимерного строения, нужно, чтобы степень его полимеризации была высокой. Четвертое обязательное условие - отсутствие в макромолекуле «слабых мест» и слабых связей. Все эти условия соблюдены в карбине, поэтому рекордные значения расчетной теоретической прочности, в общем, не удивительны.
КАРБИН В ПРИРОДЕ. В 1970 г. геофизики из Института Карнеги обнаружили в метеоритном кратере Рис на территории ФРГ новый минерал, состоящий на 99,99% из углерода. Но это, определенно, не были ни , ни . Исследования показали, что минерал из кратера Рис скорее всего представляет собой природную разновидность синтезированного несколькими годами раньше карбина. ВОЗРАСТ - ПО 14С. Метод определения возраста исторических находок по содержанию в них радиоактивного изотопа углерода 14С разработан известным физиком, лауреатом Нобелевской премии Фрэнком Уиллардом Либби.
Углерод-14 - один из природных радиоактивных изотопов, период его полураспада 5570 лет.
Поток космических протонов, летящих со скоростью, близкой к скорости света, непрерывно бомбардирует Землю. Уже в верхних слоях атмосферы протоны сталкиваются с ядрами азота и кислорода. При таких столкновениях атомы разрушаются, в результате чего получаются свободные нейтроны, моментально захватываемые ядрами элементов воздуха, в первую очередь, конечно, ядрами атомов азота. И тогда происходит одно из чудес, признаваемых наукой,- взаимопревращение элементов: становится углеродом, только не простым, а радиоактивным углеродом-14. Ядра углерода-14, распадаясь, испускают электроны и вновь превращаются в ядра азота.
Зная период полураспада изотопа, нетрудно подсчитать, сколько его теряется за любой промежуток времени. Подсчитали, что за год на Земле распадается примерно 7 кг радиоуглерода. Это означает, что на нашей планете естественным путем поддерживается постоянное количество этого изотопа - в результате ядерных реакций, идущих в атмосфере, Земля ежегодно «приобретает» около 7 кг 14С.
Земная атмосфера углеродом не богата. В ней всего 0,03% (по объему) двуокиси углерода СО2. Но в пересчете на вес это не так уж мало: общее содержание углерода в атмосфере - около 600 млн. т. И в каждом биллионе молекул атмосферной С02 есть один атом 14С. Эти атомы вместе с обычными усваиваются растениями, а оттуда попадают в организмы животных и человека. В любом живом организме есть радиоуглерод, который постепенно распадается и обновляется. В грамме «живого» углерода каждую минуту происходят 14 актов радиоактивного распада. Опыт показывает, что концентрация этого изотопа одинакова во всем живом на нашей планете, хотя в силу некоторых геофизических причин радиоуглерод «приземляется» преимущественно в полярных районах.
Но вот организм гибнет и перестает быть эвеном непрерывно идущего па Земле круговорота углерода. Новый радиоуглерод в него уже не поступает, а радиоактивный распад продолжается. Через 5570 лет количество радиоуглерода в отмершем организме уменьшится вдвое, и в грамме углерода, извлеченного из дерева, срубленного 5570 лет назад, чувствительные счетчики за минуту зафиксируют уже не 14, а лишь 7 актов распада. Поэтому с помощью радиоуглерода можно определить возраст практически любого предмета, сделанного на материалов растительного или животного происхождении.
Датировка предметов древности по радиоуглероду в высшей степени удобна и достаточно точна. Причиной тому период полураспада 14С - 5570 лет, Возраст человеческой культуры - величина того же порядка…
Этот метод помог определить даты древних вулканических извержен ни в время вымирания некоторых видов животных. Он помог разоблачить не одну археологическую подделку, когда за свидетельства древности выдавались, например, черепа с подпиленными зубами.
Но главной заслугой метода следует, видимо, считать установление времени ледниковых периодов.
Радиоуглеродные измерения показали: за последние 40 тыс. лет на Земле было три ледниковых периода. Самый поздний - примерно 10 400 лет назад. С тех пор на Земле относительно тепло.
СВИДЕТЕЛЬСТВО ФРИДРИХА ВЁЛЕРА. Этот немецкий химик, синтезировав в 1824 г. мочевину, пробил первую брешь в учении виталистов (от vitalis - жизненный), считавших, что нельзя получить органические без помощи «жизненной силы». Правда, те не растерялись и объявили, что, дескать, мочевина - отброс организма, и потому ее можно синтезировать и без помощи «жизненной силы». Но в середине XIX в. это учение стало «трещать по швам» под напором все новых и новых органических синтезов. Однако до появления теории химического строения, созданной Александром Михайловичем Бутлеровым, в среде органиков царил разброд. Теории рождались и умирали с частотой бабочек-однодневок.
Известны слова Вёлера, сказанные в 1835 г.: «Органическая химия может ныне кого угодно свести с ума… она представляется дремучим лесом, полным чудесных вещей, огромной чащей без выхода, без конца, куда не осмеливаешься проникнуть».
ИЗОМЕРИЯ И ЗАПАХ. одинакового состава, но разного пространственного расположения называют изомерами. О том, как сказывается эта разница на свойствах, можно судить на примере довольно простого органического соединения - ванилина и его аналога изованилина. Ванилин - одно из наиболее известных душистых веществ, его приятный запах знаком, по-видимому, всем. А изованилин при нормальных условиях почти не пахнет, если же его нагреть, распространится малоприятный запах, подобный запаху карболки. Ароматы разительно отличаются, а разницы в составе нет.
НЕДООКИСЬ. У углерода не два, как принято считать, а три окисла. Кроме общеизвестных С02 и СО, существует недоокись С302, которую считают ангидридом известной органической кислоты - малоновой; НООС-СН2-СООН.
ТКАНЬ ИЗ АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ. Ее на рубеже 70-х-80-х гг. нашего столетия удалось получить английским химикам. Способ получения, в принципе, не нов - так же примерно еще раньше получали углеродные волокна различного назначения. Брали ткань на целлюлозной основе, пропитывали определенной композицией растворенных в воде солей и помещали в печь с атмосферой из углекислого газа. При температуре около 700° С ткань обугливалась, но вели процесс таким образом, чтобы и после этого сохранилась структура ткани. Первое применение ткани из активированного угля - сорбирующие повязки медицинского назначения. С помощью этих повязок из крови удаляют избыток медикаментов, токсины и другие продукты жизнедеятельности микроорганизмов.
О ЗЕРКАЛЬНОМ УГЛЕРОДЕ. В 1962 г. академик В. А. Каргин с сотрудниками впервые обнаружил так называемые углеродные блестки, на основе которых впоследствии был создан оригинальный материал - зеркальный углерод. Он и вправду хорошо полируется и отражает световые лучи, но интересен не только этим. Упомянутые в предыдущей заметке углеродные волокна имеют полимерную структуру зеркального углерода. Появился чисто углеродный композиционный материал УУУВ - углерод, упрочненный углеродным же волокном.
АЛМАЗНЫЕ ПЛёНКИ. Среди современных материалов на алмазной основе особое место занимают алмазные плёнки. Первый способ получения таких пленок - импульсный - был предложен советскими учеными Б. В. Дерягиным и Д. В. Федосеевым. Получены и нитевидные кристаллы алмаза - «усы».
Вы читаете, статья на тему углерод интересные факты
Начиная с XIII века, художники использовали для рисования тонкую серебряную проволоку. Такой инструмент назывался «серебряный карандаш» и требовал высокого уровня мастерства, так как стереть начертанное им невозможно. Другой его характерной особенностью было то, что со временем серые штрихи, нанесённые серебряным карандашом, становились коричневыми. Существовал и «свинцовый карандаш», который оставлял неброский, но чёткий след и его часто использовали для подготовительных набросков портретов. Для рисунков, выполненных серебряным и свинцовым карандашом, характерна тонкая штриховая манера. Для примера, подобными карандашами пользовался Дюрер.
Известен также так называемый итальянский карандаш, который появился в XIV веке. Он представлял собой стержень из глинистого чёрного сланца. Затем его стали изготавливать из порошка жжёной кости, скреплённого растительным клеем. Этот инструмент позволял создавать интенсивную и насыщенную линию. Интересно, что художники и сейчас иногда применяют серебряные, свинцовые и итальянские карандаши, когда им нужно добиться определённого эффекта.
Графитные карандаши известны с XVI века. Мощная буря, прошедшая по Англии в местности Камберленд, вывернула с корнями деревья, и тогда местные пастухи обнаружили в обнажившейся земле под вывернутыми корнями некую тёмную массу, которую они посчитали углём, который поджечь, однако, не удалось. Из-за цвета, схожего с цветом свинца, месторождение приняли за залежи этого металла, но и для изготовления пуль новый материал оказался непригоден. Тогда, после разных проб, они поняли что эта масса оставляет хорошие следы на предметах и воспользовались этим чтобы метить своих овец. В дальнейшем они начали производить из него тонкие заострённые на конце палочки и использовали их для рисования. Эти палочки были мягкими, пачкали руки и подходили только для рисования, но не для письма.
В XVII веке графит продавали обычно на улицах. Художники, чтобы было удобнее и палочка не была такой мягкой, зажимали эти графитовые «карандаши» между кусочками дерева или веточками, оборачивали их в бумагу или обвязывали их бечёвкой.
Первый документ, в котором упоминается деревянный карандаш, датирован 1683 годом. В Германии производство графитных карандашей началось в Штайне под Нюрнбергом в 1719 году. Немцы, смешивая графит с серой и клеем, получили стержень не такого высокого качества, но по более низкой цене. В 1758 году столяр Каспар Фабер обосновался также в Штайне и начал с 1761 свое производство карандашей. Что послужило началом истории фирмы Faber-Castell.
В 1789 году ученный Карл Вильгельм Шееле доказал, что графит является материалом из углерода. Он же и дал нынешнее название материалу — графит (от др.-греч. γράφω — пишу). Поскольку графит в конце XVIII века использовался для стратегических целей, например для производства тигля для пушечных ядер, английский парламент ввёл строжайший запрет на вывоз драгоценного графита из Камберленда. Цены на графит в континентальной Европе резко возросли, так как на тот момент лишь графит из Камберленда считался исключительным для писания. В 1790 году венский мастер Йозеф Хардмут смешал пыль графита с глиной и водой и обжёг эту смесь в печи. В зависимости от количества глины в смеси он смог получить материал различной твердости. В том же году Йозеф Хардмут основал предприятие по выпуску карандашей Koh-i-Noor Hardtmuth, названое в честь алмаза «Кохинур» (перс. کوہ نور — «Гора света»). Его внук Фридрих фон Хардмут усовершенствовал рецептуру смеси и в 1889 году смог производить стержни с 17-ю различными степенями твердости.
Независимо от Хартмута, в 1795 год французский учёный и изобретатель Никола Жак Конте получил подобным методом стержень из пыли графита. Хартмут и Конте являются в равной степени прародителями современного карандашного стержня. До середины XIX века эта технология получила широкое распространение по всей Европе, что привело к возникновению таких Нюрнбергских известных карандашных фабрик как Staedtler, Faber-Castell, Lyra и Schwan-Stabilo. Шестигранную форму корпуса карандаша предложил в 1851 году граф Лотар фон Фабер-Кастель, владелец фабрики Faber-Castell, заметив, что карандаши круглого сечения часто скатываются с наклонных поверхностей для письма. Эта форма производится до сих пор различными производителями.
В современных грифелях используются полимеры, которые позволяют добиваться нужного сочетания прочности и эластичности, дают возможность изготавливать очень тонкие грифели для механических карандашей (до 0,3 мм).
Почти ²/3 материала, составляющего простой карандаш, уходит в отходы при его заточке. Это натолкнуло американца Алонсо Таунсенда Кросса на создание в 1869 году механического карандаша. Графитный стержень размещался в металлической трубке и мог по необходимости выдвигаться на соответствующую длину.
А знаете ли Вы что:В прошлом выпускался особый вид графитных карандашей — копировальные (обычно называемые «химическими»). Для получения нестираемых следов в стержень копировального карандаша добавлялись водорастворимые красители (эозин, родамин или аурамин).
Известный французский карикатурист Эммануэль Пуаре (1858—1909), родившийся в России, придумал себе аристократично звучащий на французский манер псевдоним Caran d’Ache, которым стал подписывать свои работы. Позднее этот вариант французской транскрипции русского слова «карандаш», происходящего от тюркского «кара даш» (черный камень), был выбран названием и фирменным знаком швейцарской торговой марки CARAN d’ACHE, основанной в Женеве в 1924 году, выпускающей эксклюзивные пишущие инструменты и аксессуары.
Карандаш твердостью НВ и длиной 17,5 см может:
чертить линию длиной 56 км (2010 г.; для сравнения: в 1994 г. — 51,5 км, в 1998 — 54,7 км, в 2005 — 55,1 км, в 2008 — 55,8км);
написать около 45 000 слов;
быть заточен 17 раз.
Перед тем, как поломаться, средний заостренный кончик карандаша противостоит давлению 255 атмосфер или 264 кг на см².
Более 14 миллиардов карандашей производится в мире каждый год — из этого количества можно выложить цепочку, которая обогнёт нашу планету 62 раза.
Бернард Лассимон, французский математик, получил первый патент (French patent № 2444) на точилки для карандашей в 1828 году.
НАСА вложило несколько миллионов долларов в разработку ручки, которой можно писать в космосе, а русские космонавты пользовались простыми карандашами.
Углерод-это невероятный элемент. Расположить атомы углерода в одну сторону, и они становятся мягкими, податливее графита.
Переустановите расположение, и — престо! — атомы образуют алмаз, один из самых твердых материалов в мире.
Углерод также является ключевым компонентом для большей части жизни на Земле; пигмент, который сделал первые рисунки; и основой для технологических чудес, таких как графен, который является материалом, более сильным, чем сталь, и более гибким, чем резина. [См. Периодическую таблицу элементов].
Углерод встречается в природе как углерод-12, что составляет почти 99% углерода во Вселенной; углерод-13, что составляет около 1%, а углерода-14, что составляет незначительную сумму от общего углерода, а это очень важно в знакомствах органических объектов.
Углерод является уникальным по своим свойствам, поскольку он образует ряд компонентов выше, чем общее добавление всех других элементов в сочетании друг с другом.
Физические и химические свойства углерода зависят от кристаллической структуры элемента.
- Атомный номер (число протонов в ядре): 6
- Атомный символ (на периодической таблице элементов): с
- Атомная масса (средняя масса атома): 12.0107
- Плотность: 2.2670 граммов на кубический сантиметр
- Фазы при комнатной температуре: Твердый
- Точка плавления: 6,422 градусов по Фаренгейту (3,550 градусов C)
- Точка кипения: 6,872 Ф (3,800 с) (сублимации)
- Количество изотопов: 15 общий; двух стабильных изотопов, в которых расположены атомы одного элемента с разным количеством нейтронов.
- Наиболее распространенных изотопов: углерода-12 (6 протонов, 6 нейтронов и 6 электронов) и углерода-13 (6 протонов, 7 нейтронов и 6 электронов)
- Радиус Vanderwaals 0.091 нм
- Ионный радиус 0.26 нм (-4) ; 0,015 нм (+4)
- Изотопы 3
- Электронные оболочки [ Он ] с 2S 2 2Р 2
- Энергия первой ионизации 1086.1 кДж.моль -1
- Энергия второй ионизации 2351.9 кДж.моль -1
- Энергия третьего ионизации 4618.8 кДж.моль -1
Углерод: от звезд к жизни
Согласно шестому по численности числу элементов во Вселенной, углерод образуется в внутри звезд в реакции, называемой тройным альфа-процессом, согласно Центру астрофизики.
В старых звездах, которые сжигали большую часть своего водорода, сохраняется оставшийся гелий. Каждое ядро гелия имеет два протона и два нейтрона. При очень высоких температурах — более 100 000 000 Кельв. (179,999,540,6 F) — ядра гелия начинают сливаться, сначала как пары в неустойчивые 4-протонные бериллиевые ядра, а в конечном итоге, по мере того, как появляются достаточное количество ядер бериллий, в бериллий и гелий. Конечный результат: атомы с шестью протонами и шестью нейтронами — углеродом.
Углерод — производитель шаблонов. Он может связываться с самим собой, образуя длинные упругие цепи, называемые полимерами. Он может также связываться с четырьмя другими атомами из-за его расположения электронов. Атомы расположены как ядро, окруженное электронным облаком, причем электроны движутся вокруг на разных расстояниях от ядра. Согласно данным Университета Калифорнии Дэвис, химики понимают эти расстояния как оболочки и определяют свойства атомов по тому, что находится в каждой оболочке.
У углерода есть две электронные оболочки, первая из которых содержит два электрона, а вторая — четыре из возможных восьми пространств. Когда атомы связаны, они делят электроны в их внешней оболочке. Углерод имеет четыре пустых пространства в своей внешней оболочке, что позволяет ему связываться с четырьмя другими атомами. (Он также может стабильно связываться с меньшим числом атомов путем образования двойных и тройных связей).
Другими словами, у углерода есть варианты. И он их использует: было обнаружено около 10 миллионов углеродных соединений, и ученые считают, что углерод является краеугольным камнем для 95 процентов известных соединений. Невероятная способность углерода связываться со многими другими элементами является основной причиной того, что это имеет решающее значение почти для всей жизни.
Углерод в организмах
Открытие углерода уходит в историю. Элемент был известен доисторическим людям в форме древесного угля. По словам Всемирной ассоциации угля, углерод как уголь по-прежнему является основным источником топлива во всем мире, обеспечивая около 30 процентов энергии во всем мире. Уголь также является ключевым компонентом в производстве стали, а графит, еще одна форма углерода, является обычной промышленной смазкой.
Углерод-14 представляет собой радиоактивный изотоп углерода, используемый археологами для современных организмов и останков. Углерод-14 естественным образом встречается в атмосфере. По словам Университета штата Колорадо, растения принимают его в дыхании, в котором они превращают сахара, полученные во время фотосинтеза, в энергию, которую они используют для роста и поддержания других процессов. Живые организмы включают углерод-14 в свои тела, употребляя в пищу растения или других животных, питающихся растениями. По данным Университета Аризоны, углерод-14 имеет период полураспада 5730 лет, а это означает, что после этого времени половина углерода-14 в образце распадается.
Поскольку организмы перестают принимать углерод-14 после смерти, ученые могут использовать период полураспада углерода-14 как своего рода часы, чтобы измерить, сколько времени прошло с момента смерти организма. Этот метод работает на некогда живых организмах, включая предметы из дерева или другого растительного материала.
Углерод получает свое название от латинского слова carbo, что означает уголь.
- Бриллианты и графит являются одними из самых твердых и самых мягких природных материалов, известных, соответственно. Единственная разница между ними — их кристаллическая структура.
- Согласно Энциклопедии Земли, углерод составляет 0,032 процента земной литосферы (коры и внешней мантии). Грубая оценка веса литосферы геологом Университета Ла Сальла Дэвидом Смитом составляет 300 000 000 000 000 000 000 000 (или 3 * 10 ^ 23) фунтов, что делает приблизительный вес углерода в литосфере 10 560 000 000 000 000 000 000 000 (или 1.056 * 10 ^ 22) фунтов.
- Двуокись углерода (атом углерода плюс два атома кислорода) составляет около 0,04 процента земной атмосферы, согласно Национальному управлению океанических и атмосферных исследований (NOAA) — увеличение по сравнению с доиндустриальными временами из-за сжигания ископаемого топлива.
- Окись углерода (атом углерода плюс один атом кислорода) является запахом газа, образующегося при сжигании ископаемого топлива. Угарный газ убивает путем связывания с гемоглобином, кислородсодержащим соединением в крови. Углекислый газ связывается с гемоглобином в 210 раз сильнее, чем кислород, связывается с гемоглобином, эффективно вытесняя кислород.
- Алмаз, самая яркая версия углерода, формируется под большим давлением глубоко в земной коре. Самый крупный алмаз из драгоценного камня, который когда-либо был найден, был алмазом Cullinan, который был обнаружен в 1905 году. Необработанный алмаз составлял 3 106,75 карата. Самый большой камень, вырезанный из алмаза, на 530,2 карата, является одним из Королевских Драгоценностей Соединенного Королевства и известен как Великая Звезда Африки.
- Согласно данным исследования 2009 года в журнале «Археологическая наука», татуировки Ötzi the Iceman, трупов которым 5300 лет, найденные в Альпах, были сделаны из углерода. Были сделаны небольшие разрезы на коже, уголь втирался, возможно, как часть лечения иглоукалыванием.
Новые молекулы углерода
Молекулы углерода — это давно изученный элемент, но это не значит, что его больше не найти. Фактически, тот же элемент, который наши доисторические предки жгли как древесный уголь, может стать ключом к технологическим материалам следующего поколения.
В 1985 году Рик Смалли и Роберт Керл из Университета Райса в Техасе и их коллеги обнаружили новую форму углерода. По словам Американского химического общества, испарив графит с помощью лазеров, ученые создали таинственную новую молекулу из чистого углерода. Эта молекула оказалась сферой шара, состоящей из 60 атомов углерода. Новая молекула углерода теперь более известна как «buckyball». Исследователи, которые её обнаружили, выиграли Нобелевскую премию по химии в 1996 году. Было установлено, что бакиболы препятствуют распространению ВИЧ, согласно исследованию, опубликованному в 2009 году в Журнале химической информации и моделирования; медицинские исследователи работают над прикреплением лекарств, молекулы к молекулам, к бакиболам, чтобы доставлять лекарства непосредственно на участки инфекции или опухоли в организме; это включает исследования Колумбийского университета.
С тех пор были обнаружены другие новые чистые молекулы углерода — фуллерены, в том числе эллиптические и углеродные нанотрубки с удивительными проводящими свойствами. Углеродная химия все еще достаточно горячая. Исследователи из Японии и США занимаются выяснением того, как связывать атомы углерода вместе с использованием атомов палладия, что позволяет производить сложные новые молекулы углерода.
Графен Говоря простым языком, графен , представляет собой тонкий слой чистого углерода; это отдельный, плотно уложенный слой атомов углерода, которые скреплены вместе в гексагональной гексагональной решетке. В более сложных условиях, это аллотроп углерода в структуре самолет из SP2 атомами с в молекуле длина связи 0.142 нм. Слоев графена, сложенных на вершине друг друга, образуют графит, с межплоскостным расстоянием 0.335 нм.
Это тончайшее соединение, известное человеку, в один атом толщиной, легкий материал известен (с 1 кв. м идет около 0.77 миллиграмм), сильнейший обнаруженное соединение (от 100 до 300 раз прочнее стали и с прочностью на жесткость 150,000,000 пс), лучшим проводником тепла, при комнатной температуре (в (4.84±0.44) × 10^3 к (5.30±0.48) × 10^3 Вт·м−1·К−1) а также лучший проводник электричества (исследования показали, подвижность электронов при значениях более 15 000 см2·в−1·с−1). Другие известные свойства графена его уникальные уровни поглощения света в πα ≈ 2.3% белого света, и его потенциальную пригодность для использования в спиновой транспорт.
Имея это в виду, вы могли быть удивлены знать, что углерод является вторым наиболее распространенным материалом в организме человека и четвертый по распространенности элемент во Вселенной (по массе), после водорода, гелия и кислорода. Это делает углерод химической основой для всех известных форм жизни на земле, поэтому графен вполне может быть экологически чистым, устойчивым решением для почти безграничного количества приложений. С момента открытия (или, точнее, механического получения) графена, достижения в рамках разных научных дисциплин взорвались, с огромными достижениями, особенно в области электроники и биотехнологии.
Углеродная нанотрубка (УНТ) представляет собой крохотную, соломенно-подобную структуру, состоящую из атомов углерода. Эти трубки чрезвычайно полезны в широком спектре электронных, магнитных и механических технологий. Диаметры этих трубок настолько малы, что они измеряются в нанометрах. Нанометр составляет одну миллиардную часть метра — примерно в 10 000 раз меньше человеческого волоса.
Углеродные нанотрубки по меньшей мере в 100 раз прочнее стали, но только на одну шестую, как тяжелые, поэтому они могут добавлять силу практически к любому материалу. Они также лучше, чем медь при проведении электричества и тепла.
Нанотехнологии применяются чтобы превратить морскую воду в питьевую. В новом исследовании ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора (LLNL) разработали процесс углеродных нанотрубок, который может вывести соль из морской воды гораздо эффективнее традиционных технологий.
В исследовании нанотрубок ученые подражали тому, как структурированы биологические мембраны: по существу матрица с порами внутри мембраны. Они использовали особенно мелкие нанотрубки — более чем в 50 000 раз тоньше человеческого волоса. Эти крошечные нанотрубки обеспечивают очень высокий поток воды, но настолько узкий, что через трубку может проходить только одна молекула воды. И самое главное, солевые ионы слишком велики, чтобы вписаться в трубку.
Исследователи считают, что новое открытие имеет важные последствия для следующего поколения как процессов очистки воды, так и технологий с высоким потоком мембран.
Как это ни смешно звучит, но простой карандаш был некогда настоящей сенсацией. Ведь на момент его появления еще не существовало никаких шариковых ручек или прочих удобных и практичных изобретений для письма.
Люди запечатлевали текст на бумаге при помощи перьев и чернил, и это был, пожалуй, единственный способ создания письменности.
Сейчас же мы хотим рассказать историю простого карандаша.
Само слово «карандаш» происходит из тюркского языка и дословно обозначает «черный камень»: кара - чёрный, даш - камень.
Как открыли графит
В 1565 году в английском графстве Камберленд прошел сильный ураган, который выворачивал деревья с корнями. После того, как ветер утих, пастухи обнаружили под вывернутыми корнями какую-то темную массу.
Сначала ее приняли за уголь, однако поджечь так и не смогли. Тогда было решено, что это металл, который является производным от свинца. Но вылить из него пули не получилось.
После этого пастухи заметили, что найденная масса оставляет хорошие следы, на разных поверхностях, и начали ею метить своих овец.
Так был найден графит, который впоследствии стал основным материалом для производства карандашей.
Но люди не намерены были просто так оставить свою удивительную находку, и стали изготавливать из графита стержни для рисования. Однако он очень пачкал руки и был совершенно не пригоден для письма.
Два изобретателя карандаша
В это же время в Чехии жил Йозеф Гартмут, который был владельцем фабрики по изготовлению посуды. Однажды он нечаянно уронил одну чашку, которая, падая, оставила на бумаге четкий след.
Заинтересовавшись, он выяснил, что в глину был добавлен графит.
После этого Гартмут стал экспериментировать, добавляя в глину разное количество графита и получая различные результаты. Так был изобретен простой графитовый карандаш. Произошло это в 1790 году.
Через пять лет, независимо от Гартмута, французский ученый и изобретатель Никола Жак Конте подобным образом получил графитовый стержень. Но он пошел еще дальше и предложил помещать его в деревянную оболочку.
Таким образом, и Гартмут, и Конте являются изобретателями современного простого карандаша.
В конце следует лишь добавить, что различные карандаши были известны еще с XIII века. Они представляли собой тонкую проволоку из серебра, свинца и других металлов. Это были прародители сегодняшнего графитного карандаша.
Первый документ, в котором упоминается деревянный карандаш, датирован 1683 годом.
Знаете ли вы, что одним карандашом средней твердости можно начертить линию длинной 55 км или написать 45 тысяч слов?
В 1789 году учёный Карл Вильгельм Шееле доказал, что графит является материалом из углерода. Он же и дал найденному материалу название графит (от др.-греч. γράφω - пишу).
Если вам нравится история изобретений и вообще интересные факты обо всем – подписывайтесь на . С нами всегда интересно!