智慧电力系统和智能电力系统的探讨(一百一十二)

智慧城市之智能建筑---分布式光伏发电系统的整体智能化浅说智慧城市七十五（生命与能量——碳基生命）

01

碳基生命的奥秘和多样性

上篇中徐工说了“碳”，主要说了“碳”在自然界中的两种表现形式金刚石和石墨。其实在自然界中，碳的分布很广。以化合物形式存在的碳有煤、石油、天然气、动植物体、石灰石、白云石、二氧化碳等.目前全世界已经发现的化合物种类已达400多万种，其中绝大多数是碳的化合物，不含碳的化合物不超过10万种。在现有的112种元素中，除碳以外的111种元素，它们之间所形成化合物数目，大约仅是碳这一种元素所形成化合物总数的1/40。碳是地球上化合物种类最多的元素。

“碳”基生命的由来。生命的基本单元氨基酸、核苷酸是以碳元素做骨架变化而来的。先是一节碳链一节碳链地接长，演变成为蛋白质和核酸，然后演化出原始的单细胞，又演化出虫、鱼、鸟、兽、猴子、猩猩，直至人类。这三四十亿年的生命交响乐，它的主旋律是碳的化学演变。可以说，没有碳就没有生命，碳是生命世界的基础之源,所以说我们是“碳”基生命。这么说来---生命的本质，可就是物质而不是能量了啊！那你徐工为什么说---一切生命的本质，就是能量呢？而且徐工你说了半天，还是说明了我们是“碳”基生命，我们的生命是基于“碳”而产生的，而“碳”是一种物质，所以生命的本质，是物质而不是能量。

大家有疑问了，这很好。那么请大家继续往下想一想，都是“碳”，为什么存在形态，性能特点，表现形式千差万别呢？我们还来看前面说过的，纯净的、单质状态的碳：石墨和金刚石，石墨是呈深灰色、有金属光泽、细鳞片状固体，导电、导热，是最软的矿物质之一。而金刚石是无色透明、正八面体形状的固体，不导电、导热性能优异，是天然最硬的物质。石墨的密度约为2.09–2.23g/cm³，其熔点为3652℃。而金刚石的密度大约是石墨的1.5倍左右，约3.5-3.53g/cm³，其熔点为3550℃。它们是“碳”的同素异形体，而作为“碳”的同素异形体还有很多，如石墨烯、C60(又称富勒烯或足球烯)、C36、C70、C84、C240、C540、碳纳米管等。作为混合物的碳单质无定形碳，有木炭、焦炭、活性炭、炭黑、煤炭、石油、骨炭和糖炭等。如此多的表现形体，其形态、性能徐工在这里就不一一解说了，大家如果感兴趣，可以自己去查查看。徐工在这里主要是要说“既然都是碳，为什么差异就那么大呢？”

02

碳元素形态差异的智能化思考

有人说了，这个他知道，是因为构成它们的碳原子排列组合不同，例如石墨中每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子，排列方式呈六边形，以共价键结合，构成共价分子，这样石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键，每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷，所以石墨可以导电。而且石墨中碳原子的结构为六角形，相互之间呈片状重叠，这种层状结构导致石墨受压后很容易滑动，硬度也不高，所以石墨摸上去非常滑润，是良好的固态润滑剂。又因为扁平的石墨片材可吸收不同波长的光，因此表现为不透明的黑色。

但是金刚石晶体为正四面体结构，其中碳原子的4个孤对电子可以全部形成共价键，因此就没有自由电子，这样金刚石就不能导电。而且金刚石中碳原子以四价键链接，由于金刚石中的C-C键很强，所有的价电子都参与了共价键的形成，形成金字塔状的晶体结构，所以金刚石硬度非常大。且金刚石的这种结构也使得它可吸收的光波段很少，照射到金刚石上的光线大部分被反射出去，因此它虽然硬度很高，看上去却是透明的。

说的没错，确实是这样，那么为什么它们的碳原子排列组合不同呢？同样是古植物，为什么有些成了煤炭，而有些成了化石？同样是古生物，为什么有些成了石油，而有些成了化石？大家先想想，今天咱们先说到这里。

---T3数科斯锐明天---

编辑：池俊国

审核：杭云浠