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铅笔芯原来不是铅

    从上学第一天开始,铅笔就成了我们不可缺少的好朋友。在各种笔里,铅笔大约是最便宜的。软软的木头外衣,用削铅笔刀削几下,露出黑心子。在纸上轻轻一划,写出数码、文字,画出小鸡、小猫……写错了,不要紧,有橡皮帮忙改正呢!
  铅笔的名字为什么和“铅”结缘呢?难道它的黑心子,是用铅做的吗?
  这得从四百多年前说起。那时候,铅笔还没有诞生。人们用什么写字呢?在中国,我们的祖先使用毛笔,已经有近两千年的历史;在欧洲,人们用的是鹅毛笔一将鹅毛管未端斜切成现在的蘸水钢笔尖形状,蘸着墨水写字,也有一千多年了。在英国坎伯兰的博罗代尔地方,一次飓风刮倒了一棵大树。风暴停息以后,牧羊人赶着羊群路过这里,看见树坑里有一大片黑黝黝的石头。用手一摸,沾了满手黑。用指甲一划,软得能刻出道道来。这种黑色旷石有点儿象铅,牧羊人就把它叫做“黑铅”,随身带着,用它给绵羊身上画记号,各家的羊群再也不会认错啦。
  后来,买卖人在“黑铅”上打开了赚钱的算盘。他们挖掘出这种黑矿石,切成一条一条的,再贴上商标,叫“打印石”,卖给商人在货物包装上标号码、写字,就象牧羊人给绵羊画记号一样。这桩买卖居然做到国外去了,整船的打印石渡过英吉利海峡,运到法国。后来,英法开战,法国买不到英国的打印石,库存紧张。拿破仑命令化学家雅克·贡戴解决这个难题。贡戴把“黑铅”磨成细粉,掺上粘土,和成一根根黑色“面条”,在炉窑里焙烧以后,做成黑铅心,照样能够画记号、写字,不仅节省了许多黑铅,还比原来的打印石结实、耐用呢!
  不过,黑铅心用起来会弄脏手指,还容易摔断。1812年,美国有一位名叫威廉·门罗的木匠,在刻有凹槽的木条中,嵌一根黑铅心,再把两根木条对拼粘合在一起,制成了世界上第一支铅笔。做铅笔心的“黑铅”到底是不是铅呢?化学家将黑铅和铅做了比较,发现铅是沉甸甸的,可以用铁锤打成薄片:放在火里烧不着;而黑铅呢,比铅轻得多,一敲打就成了粉未,燃烧起来和炭一样。这些性质说明,铅是金属,而黑铅是非金属碳的一种,正式的名称叫做“石墨”。铅笔心的原料是石墨和粘土。可是,因为铅笔这个名字已经用了很久,所以直到今天还保留着。我们使用的铅笔,外皮上印有6民3H或HB等字样,这是从英文B1ack(黑色)和Hard(硬)的头一个字母得来的。6日表示最黑,是绘画用的软铅笔。6H表示最硬,颜色最淡,是供复写用的。学生用的HB铅笔,软硬适中,浓谈合适。软铅笔心里,石墨的比例大;硬铅笔心里,粘土的比例大。
  石墨为什么能做铅笔心?首先,它是黑色的;其次,它质地柔软,是最软的矿石之一,在纸上轻轻划过,就留下痕迹。如果在放大镜下观察,铅笔迹是由一颗颗很细小的石墨粒组成的。矿石的软硬是识别矿石种类的一项重要指标。科学家将矿石的软硬程度分为十级:石墨、滑石最软,可以用指甲在上面刻出印痕来,它们的硬度为1;钢的硬度为4;花岗岩的硬度为6一7;最硬的物质金刚石的硬度是10。石墨和金刚石是化学元素碳家族里的哥儿俩,都由同一种碳原子组成。可是,石墨又黑又软,金刚石却晶莹透明、坚硬无比。哥儿俩被称作“软弟弟”和“硬大哥”,脾性真有天壤之别。这是什么原因呢?原来,在石墨里,碳原子是一层层排列的,碳原子在同一层里手拉着手,紧密相连;层和层之间的结合却松松散散,好似一螺扑克牌,轻轻一推,牌和牌之间就滑动开来,散在纸上,留下斑斑点点的墨痕。金刚石里的碳原子却象铁塔的钢筋一样,四面八方紧紧地连结在一起,要撼动它,让它改变形状,十分困难。所以,金刚石又硬又结实,荣获“硬度之王”的称号。象金刚石和石墨这样,成分是相同的化学元素,相貌和脾气却大不相同,化学家把它们叫做“同素异形体”。你大概还记得,白磷和红磷,同样是化学元素磷,性质却有很大差别。它们是磷的“同素异形体”。除了石墨和金刚石,碳的同素异形体里还有一种无定形碳,如烟莫。它和石墨一样,也是我们学文化的好帮手呢!比如,毛笔墨汁是烟寅或者炭黑悬浮在溶有胶性物质的水里制成的。
  碳的另一种同素异形体是C-60,它叫足球烯。是一个考试的热点。因为它有一个很奇特的球型结构,里面可以包住合适的离子而使其有特殊的超导现象……


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