关于“碳”“炭”二词的用法

碳是化学元素C的中文名称,左旁“石”字表明碳是一种非金属元素。它有不定形碳、石墨及金刚石等同素异形体,各自有恒定的物理和化学性质。炭是概括的工业性名词,我国人民用炭这个字已有两千多年的历史。如煤炭、木炭、焦炭等。煤炭在古书中称为石炭,简称为煤。煤有不同种类。根据固定碳及挥发分含量的不同,有褐煤、硬煤(无烟煤)及烟煤。后者又分为气煤、肥煤、瘦煤及炼焦煤等。同类煤的化学成分及物理和化学性质随产地而异。同一产地同一煤层,而不同的采煤工作面,所采的煤的化学成分及物理和化学性质不尽相同。木炭随所用的木料及烧制工艺和条件的不同,其化学组成,特别是其灰分,及物理和化学性质也显然不同。焦炭由于各厂采用不同的配煤方法及不同的炼焦工艺,炼制的焦炭在化学成分及物理和化学性质上不可能相同。一个厂在不同时期生产的焦炭,其含碳量、含硫量及灰分以及抗压强度等指标均经常地在变化。我们不能任取一块煤炭、木炭或焦炭进行化学分析,那样分析的结果没有代表性。我们必须采取大量样品,用科学的取样(sampling)方法取得有代表性的样品进行分析,才能得到准确可靠的分析结果。从以上所述可以看出,炭有下列特点：1.炭是含碳物质(即含有化学元素碳的物质),但不是纯碳(不是100%C)。2.炭的含碳量不恒定。3.炭所含的杂质在组成及含量上均不恒定。4.炭的物理和化学性质均不恒定。所以,炭是化学成分不纯,一种随着原料来源不同,及制备工艺和条件不同而形成的无恒定组成及性质的含碳物质。碳则是化学元素,是纯物质(100%C);碳化合物则有恒定的含碳量,可以从分子式计算出来。可以看出,含碳物质是含化学元素碳的材料,简称碳素材料。它分两类：一是纯碳(100%C)的材料,即碳材料;二是含有杂质的不纯碳材料,即炭材料。炭砖的原料是天然石墨、无烟煤或焦炭,以沥青或树脂为结合剂,压制烧成。其含碳量一般小于95%,其余大部分是灰分。甚至同窑烧成的炭砖由于火焰温度的不均匀,其物理和化学性质存有差异。根据我国惯例应称为“炭砖”而不是碳砖。至于其他种类炭砖如镁炭砖,它含MgO 65%～85%,C 10%～25%,还有其他杂质氧化物,应称为镁炭砖,不是镁碳砖。炭电极的原料是人造石墨(由沥青焦、石油焦、焦炭、无烟煤及炭黑等石墨化后制得)及天然石墨。这些物质都或多或少含有灰分,不是纯碳,因而应称为“炭电极”。电炉炼钢用的炭电极石墨化程度很高,而铝镁电解的炭电极则石墨化程度不高。光谱纯石墨电极的原料是光谱纯碳,含碳量是≥99.999%C,充作光谱分析电弧发光之用,不允许有微量的任何灰分及杂质。这种电极可称为“碳电极”。近年来发现的C₆₀、C₇₀,英文称fullerene,中译名为富勒烯、富勒碳、球碳或笼碳等等。它是纯碳,所以可称为球碳或笼碳。以纳米(10^－9m)小颗粒碳制成的细管有特异的力学性能,因是纯碳材料,所以称作纳米碳管。炭纤维的原料有多种多样,某些原料含有微量灰分,例如沥青基纤维。热解处理以沉淀碳经常在含灰尘的大气中进行,难免有尘埃进入,使纤维的灰分增高。热解有时不完全,使纤维含有 N₂或H₂等元素。因而纤维不是纯碳。不称碳纤维而称“炭纤维”。结论 碳是化学元素C。凡涉及化学元素或化学成分变化的有关C(碳)的名词均用“碳”。例如：增碳(carburizing)、脱碳(decarburization)、渗碳(cementation)、碳化(carbonization)。碳化合物有分子式,有恒定的C(碳)含量。碳素钢是单纯含有元素C(碳)的钢。炭是不纯的C(碳)。炭材料、炭产品均含有或多或少的杂质,其含C(碳)量是不恒定的,因而其物理和化学性质均不恒定。一般来讲,工业上含C(碳)的产品都是炭产品,不能称为“碳产品”,因它不是纯碳。例如“炭砖”不能称为“碳砖”。* 魏寿昆院士是全国科学技术名词审定委员会冶金学名词审定委员会主任     

选用“碳”“炭”的简明方法

编者按 “碳”与“炭”是多学科使用的常用字,由它们组成的一些名词长期以来使用较为混乱,不利于科技交流。本刊曾组织了“碳”与“炭”用法的讨论,刊登在2002年第4期上,之后又广泛征求意见,得到了广大科技工作者和语言文字工作者的大力支持。现将部分来稿和反馈意见摘要刊出,以供参阅。一、“碳”与“炭”的区分碳是元素C的中文名称,是109种元素中的重要一员。元素碳可以与其他元素结合成碳化合物,碳化合物用化学分子式表示其化学组成并可计算其恒定的含碳量。凡涉及元素碳单质及碳化合物的名词均用碳字描述。碳用以描述元素碳及其化合物的物理及化学性能。根据我国古时沿用的习俗,炭是含碳为主、掺入杂质的混合物的总称。一切自然界存在和人工制备的含碳混合物质均称为炭。它没有固定的化学组成,所含的碳和杂质均无恒定的含量。炭的杂质主要是多种氧化物组成的灰分,氧化物的种类也不恒定。炭用以区分各种含元素碳及杂质的炭的类别。自然界存在的和由矿石提炼的黄金含银。含银量越少,黄金的颜色越趋向红赤,无银的金称赤金。碳相当于赤金,而炭则相当于黄金。总之,碳是单质的纯元素,而炭则是元素碳混入其他杂质但无固定化学组成的混合物。二、常见的“碳”词1.无定形碳：元素碳的同素异形体的第一种。第二种是六方形的石墨;第三种是立方形金刚石;近有人称第四种是碳60(又名富勒烯)。2.碳键：描述元素碳原子间的化合价。3.碳链、碳环：描述元素碳原子间的结合方式。4.碳官能团(又称碳功能团)：决定有机化合物的化学特性的原子或原子团。5.碳化：有机化合物加热分解,析出的元素碳称析碳(又称沉积碳)。析出反应则称碳化。6.碳化钙、碳酸钠、二氧化碳、碳水化合物：无机及有机碳化合物。7.碳钢：钢以元素命名,如硅钢、锰钢、碳钢等。8.脱碳：向钢液吹入氧气,碳以一氧化碳气体逸出,降低了钢液的含碳量。9.增碳：将木炭粉投入钢液,木炭的碳溶入钢液,增高了钢液的含碳量。木炭的灰分熔化,上浮进入熔渣与钢液分离。10.渗碳：齿轮的轮齿应耐磨,含碳应较高。而齿轮中心应有韧性,含碳应较低。用渗碳工艺解决此问题。将木炭粉撒满轮齿部分,在密闭器皿中加热一定时间,木炭的碳扩散到轮齿中,提高该部分的含碳量。木炭的灰分变成灰白色粉末遗留在轮齿表面上,然后将处理后的齿轮进行淬火处理,即得到外部高碳耐磨、内部低碳韧软的齿轮。11.化学纯碳、分析用碳：纯度达99.9999%,用作科研及制备光谱仪石墨电极的“元素纯碳”。所用原料有几种：(1)最纯的天然石墨或无烟煤;(2)有机化合物在特殊条件下热解碳化的析碳;(3)电弧高温挥发的碳蒸气冷凝的碳胡须等。这些原料再经多次的物理及化学方法提纯处理。三、常见的“炭”词1.天然燃料及地质名词：煤炭(古称石炭)。泥炭——含少量煤炭的泥土,有时可用作燃料。炭质页岩——含少量煤炭的层状岩石,不能燃烧。石炭纪——中古期盛产煤炭的地质年代。2.燃料、原料：焦炭、木炭。3.工业材料：炭黑——由有机化合物或果壳(核桃壳、栗子皮等)经热解碳化而制得。后者的炭黑灰分较多。活性炭、医药用炭——由炭黑经蒸气或药剂处理而得。4.工业用器具和产品：炭电阻器、炭砖、炭电极、炭块、炭刷、炭毯、炭布、炭手套等。5.日用品：炭(复写)纸、炭(复印)粉、炭笔、炭黑墨水等。四、“碳纤维”与“炭纤维”由于所用原料不同,制备条件不同,含碳纤维可分碳纤维及炭纤维两种。在真空或高度净化大气和采用催化剂的条件下,热解碳化碳氢化合物得出碳的胡须或较长的纤维结晶,因含杂质微量,可称为碳纤维,经石墨化后,可以制作宇航或国防工业的高要求器件。在大气中热解碳化人造纤维,得到黑色的炭纤维,可用以织制炭布或炭毯。五、carbon的中文译名英文carbon的中文译名有两种。即按上列方法根据具体情况分译为“碳”或“炭”。适当的译词列举如下：carbon bond 碳键carbon chain 碳链carbon monoxide 一氧化碳carbon CP(chemical pure carbon) 化学纯碳carbon AR(analytical reagent carbon) 分析用碳carbon black 炭黑active carbon 活性炭carbon brick 炭砖carbon electrode 炭电极carbon blanket 炭毯文末,还有两点需要特别说明：1.炭疽、骨炭、白炭等名词与上述“碳”“炭”的区分无关。2.石炭酸学名为苯酚,系由煤炼焦的附产物,与本文关系不大,故未列入本文。     

漫谈博士及科研工作

改革开放以来,高等院校及科研院所大量培养博士研究生,成绩显著。笔者近年来对培养博士质量问题有所思考,今提出几点意见,聊供商榷。     

关于“碳”与“炭”规范用法的讨论：统一名词应考虑科学涵义及习惯用法-再论“碳”“炭”二词的用法

“碳”与“炭”是与不少学科都有关的常用字 ,长期以来使用十分混乱 ,加之此二字的跨多学科 (行业 )性 ,给规范化工作带来困难。本刊曾于 1 999年第 4期 ,及2 0 0 1年第 4期刊登过一部分讨论如何规范化的文章。本期我们特再次约请几位专家进行书面讨论 ,谈谈他们的意见 ,供读者分析、比较。全国科技名词委将进行专题研究 ,力争拿出比较可行的规范化意见 ,改变“无所遵循”的混乱状况。欢迎有关读者提出宝贵意见。     

选用“碳”“炭”的简明方法

“碳”与“炭”是多学科使用的常用字,由它们组成的一些名词长期以来使用较为混乱,不利于科技交流。本刊曾组织了“碳”与“炭”用法的讨论,刊登在2002年第4期上,之后又广泛征求意见,得到了广大科技工作者和语言文字工作者的大力支持。现将部分来稿和反馈意见刊出,以供参阅。     

底吹熔池流体流动的数学物理模型

本文推导了底吹熔池流场中两相区的含气率公式和密度公式,修正了涡量传输方程中的源项,改进了前人关于底吹熔池流体流动的数模。本数学模型预报的结果与水模型中实验测量结果相符。     

熔锍及熔融金属中元素选择性氧化的热力学

总结讨论了熔(?)及熔融金属中元素选择性氧化的行为,举出镍锍中Ni与S,铁液中Cr、V、Nb、Mn或P与C作为应用的实例。利用热力学分析提出氧化的转化温度的概念,并指出二步及一步计算该温度的方法。在排除新相生成的晶核能的条件下,氧化的转化温度与氧的存在形式(无论是气态O_2,熔于金属液中的[O]或炉渣中的FeO)以及氧的压力或活度无关,而只决定于参加反应的物质及产物的本质及活度(压力)。同时,转化温度不是一成不变的温度,而是随着熔池组成的改变而不断地变化。降低气体氧化产物的分压将有助于降低氧化的转化温度。 理论计算的转化温度可提供使熔池中一个元素的优先氧化而使另一元素保留不变的最佳条件。小型试验和工业上实践证明,转化温度的概念可以成功地控制吹炼操作,作到按意图进行选择性氧化。影响熔池内元素氧化顺序的动力学因素也作了简略的分析。 对镍锍脘S,不锈钢脱C以及高碳锰铁降C的吹炼,熔池温度永选要高于相应熔池组成的转化温度。而对铁水脱Cr和铁水提V或Nb,熔池温度则应保持低于相应熔池组成的转化温度。P、C在铁水中的氧化顺序,除与转化温度有关外,还取决于熔渣组成以及CO承担的压力。     

氧化物型杂质或添加剂对铁氧化物还原动力学的影响

系统地顾铁氧化物还原动力学中氧化物型杂质或添加剂的影响,进行了必要的量化分析,其影响的特点与杂质含量,杂质存在形式和加入方法,样品的寝化学组成和物理性状,还原剂的种类反应温度,还原分类等多种因素有关。