煤质柱状活性炭中碳元素的结构与氧化还原

15.2活性炭的氧化还原与其电荷

上面谈了氧化还原与电子转移的关系后，现在了解一下煤质柱状活性炭中碳元素在这方面的性能。

15.2.1  碳元素的结构与氧化还原

碳、煤、石墨、金钢石，性能不同，但它们的化学成分都属碳元素。碳是105种化学元素中的一种。碳和其它化学元素相比，其化合物之多令人惊讶。据统计碳以外的104种化学元素，所形成的化合物总共只有5万多种。而碳的化合物（包括有机物）有300多万种，几乎多出了60倍。碳不仅是有机化合物的骨架，而且在许多“氧化一还原”过程中也充当着特殊角色。预计今后随着科学技术的进步，碳的种类和应用还会不断地发展。

煤质柱状活性炭中碳元素的原子外层有4个电子，按电化学的氧化还原反应机理，碳原子可以给出4个电子被氧化，也可以结合四个电子被还原。碳在什么状态下给出电子？在什么状态下结合电子？这依据它们的反应条件而定。

当煤质柱状活性炭中碳元素的碳原子在一定温度下与活泼的非金属元素作用时，就表现出负价即成为还原剂，容易给出自身电子化合价升高被氧化，起还原作用。如：C +S2=CS2;C+02=C02;C+H20= CO +H2（在高温下产生水煤气）

当炭在特定条件下与氢及金属进行化合时，容易结合它身电子化合价降低被还原，起氧化作用。如：3C+4A1=Al4C3；C+2H2—>CH4

在化学氧化还原反应中，随着物质间的电子转移，氧化物被还原了，而还原物则被氧化了。氧化必定伴随着还原同时发生。在这反应过程中，实际上是物质之间电子转移过程。如：原电池、蓄电池、燃料电池、充放电等，所产生的电能都离不开氧化还原反应。

在讨论氧化还原反应时，先讨论如下几点：
(1)能给出自身电子的中性分子、原子或离子，都是还原剂；本身会被氧化成更带有正电荷离子的原子。
(2)能结合它身电子的中性分子、原子或离子，都是氧化剂；本身会被还原成更带有负电荷离子的原子。
(3)带正电荷的离子可作为氧化剂，有氧化性，因为它们都会接受它身原子的电子。
(4)带负电苛的离子可作为还原剂，有还原性，因为它们都易失去自身过量的电子。
(5)充电、电解时，阴极上的电流是还原剂，在电流的作用下离子电荷中和；阴极上发生还原作用被氧化（还原剂），阳极上发生氧化作用被还原（氧化剂）

这里应当注意的是：在原电池中是以“氧化一还原”的化学反应产生电流；而在蓄电池充电（电解）中，是以电流作用来进行“氧化一还原”产生化学反应逆过程。作用恰与原电池相反。

本信息来源于美佳活性炭厂官方网站