山東省膠州市第一中學 劉志韜

同學們,你們現在還在用鉛筆嗎?你們有沒有注意到每支鉛筆的一頭都標有“H”或“B”的字母?你們知道這些字母代表什么嗎?
我們知道,碳有多種同素異形體,如金剛石、石墨、C60(富勒烯)、無定形碳(木炭、焦炭、活性炭等)。同素異形體是指由同種元素組成,因排列方式不同而具有不同性質的單質。同素異形體之間的差異主要表現在物理性質上,從而導致了其不同的用途。如金剛石是無色透明、正八面體形狀的固體,其硬度很大,可用來裁玻璃、切割大理石;石墨是一種深灰色有金屬光澤而不透明的細鱗片狀固體,具有導電性,可作電極、鉛筆芯等;木炭具有疏松多孔的結構,具有很強的吸附性,可用來吸附食品和工業產品中的色素和異味;制糖工業中利用活性炭來脫色制白糖,活性炭還可以用來凈化水;C60分子形似足球,這種獨特的結構決定了它具有一些特殊的物理和化學性質,有可能廣泛應用于超導、催化、材料、醫藥及生物等領域。我國科研機構在C60的制備和分離、C60的超導性、C60的結構等方面的研究已取得了不少成就,在國際上也產生了重要的影響,為碳單質的研究作出了重大貢獻。
2004 年,科學家成功地從石墨中分離出單層的石墨片(有人稱為石墨烯),這是目前世界上人工制得的最薄的材料——厚度與一個碳原子的直徑相當,僅為0.335 nm。這種單層石墨片具有優異的導電、導熱性和一些奇特性質,正激勵著科學家們不斷地去探索。
此外,還有一些新形態的碳單質,如碳納米管。碳納米管的直徑一般在幾納米到幾十納米之間,它獨特的結構和性質受到人們的廣泛關注。碳納米管具有尺寸小、機械強度高、導電性好等特點,在材料、催化、信息等諸多領域中具有重要的應用前景。
我們日常使用的鉛筆,就是碳單質中的石墨和黏土按照一定比例混合制造而成的。其實,鉛筆的外形雖然都差不多,但仔細觀察就會發現,鉛筆芯的粗細不同,寫起字來字跡的深淺也不同。鉛筆芯的軟硬,主要由摻入黏土的比例決定。黏土摻得少,石墨含量多,鉛筆就軟;黏土摻得多,石墨含量少,鉛筆就硬。下表就是幾種不同型號鉛筆中石墨與黏土的配比。

規格配比(%)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
原來,人們為了表示鉛筆芯的軟硬和顏色深淺,用英文“Hard”(硬)的第一個字母“H”表示硬度,用英文“Black”(黑)的第一個字母“B”表示黑度,并且在“H”或“B”的前面加上阿拉伯數字。B 前面的數字越大,鉛筆芯越軟越黑。供畫畫用的鉛筆是6B,寫出的字又粗又黑。H 前面的數字越大,鉛筆芯越硬越淺。供制圖用的6H 鉛筆,寫出的字又細又淡。按照鉛筆芯由軟到硬的順序,鉛筆可分為17 種規格:6B、5B、4B、3B、2B、B、HB、H、2H、3H、4H、5H、6H、7H、8H、9H、10H。平時寫字常用的是“HB”型的。此外還有7B、8B、9B 三個等級的軟質鉛筆,以滿足繪畫等特殊需要。有時還有“F”型的鉛筆,“F”表示硬度在HB和H 之間的鉛筆。
鉛筆的分類正是按照筆芯中石墨的含量來劃分,一般分為H、HB、B 三大類。其中H 類鉛筆,筆芯硬度相對較高,適合用于界面相對較硬或粗糙的物體,比如木工畫線、野外繪圖等;HB 類鉛筆筆芯硬度適中,適合一般情況下的書寫;B 類鉛筆,筆芯相對較軟,適合繪畫,也可用于填涂一些機器可識別的卡片。比如,目前我們常使用2B鉛筆來填涂答題卡。很多人可能還不知道,鉛筆還可以用來鑒別鉆石的真偽。鉆石用水潤濕后,用鉛筆在它上面刻劃一下,真鉆石的表面不會留下鉛筆劃過的痕跡,用水晶、玻璃、電氣石等制作的假鉆石則會留下痕跡。
另外,常見的還有一些彩色鉛筆是鉛芯有色彩的鉛筆。這些鉛筆的鉛芯由黏土、顏料、滑石粉、膠粘劑、油脂和蠟等組成,用于標記符號、繪畫、繪制圖表與地圖等。彩色鉛筆通常是成套(6、12、24、36、64 種顏色)裝盒。
特種鉛筆包括玻璃鉛筆、變色鉛筆、炭畫鉛筆、曬圖鉛筆、水彩鉛筆、粉彩鉛筆等。它們各有其特殊用途:①玻璃鉛筆:鉛芯由顏料、油脂和蠟等組成,用于在玻璃、金屬、搪瓷、陶瓷、皮革、塑料、有機玻璃等表面書寫或做標記,供工業、醫藥、國防、勘測等部門使用,有紅、白、橘黃、淡黃、絳紫、深綠、淡藍、黑等顏色。②變色鉛筆:俗稱拷貝鉛筆。鉛芯含有耐曬青蓮色淀等染料,書寫的字跡用橡皮擦不掉,適用于繕寫長期保存的重要文件,記載賬目,有青蓮、紅、藍、綠、黃等顏色,以青蓮色居多。③炭畫鉛筆:又稱炭素鉛筆。鉛芯由黏土、木炭粉、炭黑等制成,用于繪畫、油畫打底。④曬圖鉛筆:又稱描圖鉛筆。石墨鉛芯用油溶蠟紅等紅色染料處理,以起遮光作用,用于繪圖后直接曬圖。⑤水彩鉛筆:鉛芯中加有水溶性酸性大紅等酸性染料。鉛芯沾水時就如同水彩顏料,用于相片著色、寫生、繪制地圖和統計圖表等。⑥粉彩鉛筆:鉛芯用顏料及多孔柔軟的原料(如碳酸鈣)制成,不含油脂和蠟類。其硬度和書寫手感類似粉筆,用于繪畫。

