液态碳（高温熔融）是什么一种存在？

液态碳，这个词听起来就带着一股子难以捉摸的神秘感，它不像我们习以为常的水那样，可以轻易地在杯子里晃荡。要理解液态碳，咱们得先把它和固态的碳区分开来，否则这话题就绕不开了。

咱们平时接触到的碳，大多数是固态的，比如煤、石墨、钻石，还有构成我们身体的有机物里的碳原子。它们都安安稳稳地待在自己的位置上，构成坚固的结构。但碳这玩意儿，就像个小混混，在足够高的温度下，它也能变个样，变成液态。

到底是什么一种存在？

简单来说，液态碳就是碳原子在高到一定程度的温度下，失去了原本固有的晶体结构，原子之间虽然依然紧密连接，但可以像液体一样流动。想象一下，本来一排整齐划一的士兵，突然间大家都松散开了，但还是挤在一起，可以互相推搡着向前，这就是液态碳的大概样子。

它为何如此特别？

液态碳之所以这么惹人注目，主要是因为它存在的条件异常苛刻，而且它本身的性质也相当奇特。

极端的温度条件： 要让碳变成液体，那得是要多高的温度啊！咱们的日常生活中，能摸到的最高温度，比如烧个铁水，也就一千多摄氏度。而碳要熔化，需要将近 3825 摄氏度（开尔文尺度下约 4098 K）。这个温度，比太阳表面的温度（大约5500摄氏度）要低一些，但比地球地幔熔点（大约15002000摄氏度）高多了。想象一下，能在这种温度下存在的物质，就已经不是普通范畴了。

巨大的压力： 光有温度还不够，还需要伴随着相当大的压力。在常压下，碳不会轻易地变成液体。它会在变成气体前经历一个升华的过程，直接从固态变成气态，就像干冰一样。所以，所谓的“液态碳”通常指的是在非常高的压力下，碳的熔点曲线达到了一个临界点，使得它能在高温下维持液态。这个压力条件也同样严苛，不是随随便便就能实现的。

它在宇宙中的意义： 为什么我们要研究这种极端状态的物质呢？其实，在宇宙的深处，在那些恒星的内部，或者在一些特殊的行星环境里，液态碳（或者接近液态的碳）可能真的存在。了解液态碳的性质，有助于我们更深入地理解这些极端环境下的化学反应和物质演化，甚至有助于我们推测其他星球上可能存在的生命形式。

液态碳有什么特别的“玩法”？

既然是液体，那它肯定有液体的“玩法”，只是因为它的极端条件，这些玩法都显得格外科幻：

高粘度： 别以为它是水那样随便流动的，液态碳的粘度可不低。原子之间那种紧密的堆积和相互作用，让它变得像浓稠的糖浆，甚至比糖浆还要难以流动。

强化学活性： 处于这种高温高压环境下的碳原子，虽然是液体，但其化学活性会大大增强。这意味着它更容易与其他物质发生反应，形成新的化合物。这对于我们在高能物理和材料科学领域的研究，提供了不少灵感。

导电性： 碳元素本身就以其导电性著称（石墨就是很好的例子），液态碳作为一种金属般的流体，其导电性也非常强。

怎么才能“见到”它？

在地球上，普通人是永远也见不到液态碳的。要想“见到”它，那就得是专业的实验室，用特殊的设备才能制造出这种极端环境。通常是通过高压腔体，再用激光或者其他加热方式，瞬间将碳加热到极高的温度。这个过程非常短暂，而且危险性极高，更别提有什么“喝一杯液态碳”的可能性了。

总结一下：

液态碳，不是我们想象中那种可以捧在手心的液体，它是碳原子在极高的温度和压力下，从固体变成的、可以流动的物质形态。它存在的条件苛刻，性质也十分特别，是科学研究中探索极端物理和化学现象的重要对象，对我们理解宇宙和开发新材料都有着不可忽视的意义。下次提到碳，别只想到木头和煤，想想它在宇宙深处那些更“燃”的存在方式吧！

网友意见

看下面这个相图，在一个大气压下，碳在3642℃会跨过液体形态，直接升华。

而碳三相点是4600 K, ​10,800 kPa，也就是说在高压下，是可以存在液态碳的。

这方面的认识最早来自Bundy在1963年进行的研究，后来科学家们使用脉冲电加热、脉冲激光加热等方法，通过对光谱、电导率等参数的观测，证实获得了液态碳。

在四五千度的高温和高压下，想拍一张液态碳的照片确实太难了，五千度的高温已经接近太阳表面温度，物质会发出炽热的黄白色光，我们很难看到物质本身。其实，科学家们在试图获得上面的数据时，就遇到了很大的麻烦，白炽的蒸汽和颗粒气流让他们测量准确的温度都很难。

所以，科学家们开始另辟蹊径，既然很难轻松地生成真实液态碳的样本，那么最好的办法就是建立它的计算机模型。就在上个月，PCCP上的一篇paper显示，使用分子动力学模拟，发现可能存在三种不同的液态碳相，密度分别是1.4，2.8和3.5，如下图。

---

参考：

1，https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0008622305000291?via%3Dihub

2，https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0008622376900105?via%3Dihub

3，https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cp/d0cp01875a#!divAbstract

4，https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-21350-7_8

类似的话题

• 

  液态碳（高温熔融）是什么一种存在？

  

  液态碳，这个词听起来就带着一股子难以捉摸的神秘感，它不像我们习以为常的水那样，可以轻易地在杯子里晃荡。要理解液态碳，咱们得先把它和固态的碳区分开来，否则这话题就绕不开了。咱们平时接触到的碳，大多数是固态的，比如煤、石墨、钻石，还有构成我们身体的有机物里的碳原子。它们都安安稳稳地待在自己的位置上，构成.............
• 

  为什么明明是温度越高气体在液体中的溶解度越小，但是温度越高，气体在液态金属中的溶解度反而越大？

  

  这个问题很有意思，它触及了物理化学中关于气体溶解度的一些普遍规律，以及液态金属的特殊性。我们来仔细掰扯掰扯。首先，我们需要回顾一下 “温度越高，气体在液体中的溶解度越小” 这个普遍规律。这其实是基于 勒夏特列原理（Le Chatelier's principle）的。简单来说，气体的溶解过程，尤其是.............
• 

  液态变焦技术靠谱吗？

  

  液态变焦技术，这个听起来就很有科幻感的词汇，最近在相机和手机镜头领域引起的关注度可不低。很多人对它充满好奇，想知道这玩意儿到底靠不靠谱，能不能真正改变我们拍照的方式。咱们就来好好捋一捋这个液态变焦。液态变焦是个啥？简单来说，液态变焦就是利用一种特殊的“液体”来改变镜头的焦距。传统的变焦镜头，大家知道.............
• 

  液态水凝固的微观过程是怎样的？

  

  水，这个我们生命赖以生存的物质，在零摄氏度以下会发生神奇的转变，从流动的液态变成坚硬的固态，也就是冰。这并非是一个瞬间的奇迹，而是一个精妙绝伦的微观舞剧，在无数个水分子之间悄然上演。想象一下，在你眼前的是一池平静的液态水。其中的水分子（H₂O）并没有被牢牢束缚，它们像一群活泼的孩子，不停地在三维空间.............
• 

  液态天线是否可以用于脑机接口？

  

  .......
• 

  水在保持液态的情况下最高多少度？

  

  这个问题很有意思，它触及到了我们生活中最熟悉不过的物质——水，却又藏着一些大家不太熟悉的“秘密”。大家平时说的水烧开，一般是指100摄氏度，这是在标准大气压下的沸点。但你说“在保持液态的情况下最高多少度”，这背后其实涉及到一些物理学上的概念，而且答案比你想象的要有趣得多。咱们先从“标准情况”说起。你.............
• 

  所谓的“液态硅胶壳”到底是什么？

  

  所谓的“液态硅胶壳”，说白了，就是一种用一种特殊处理过的硅胶材料制作的手机保护壳。你可能在网上看到过，或者手里就有这么一个，它的手感和外观都跟以前那些硬邦邦的塑料壳或者软趴趴的硅胶套不太一样。那它到底是怎么来的，又有什么特别之处呢？咱们一步一步来聊聊。首先，得从“硅胶”这个原材料说起。硅胶其实是一种.............
• 

  为什么要用液态钠来冷却快中子反应堆？

  

  想要详细聊聊为什么快中子反应堆会青睐液态钠作为冷却剂，这得从快堆的设计思路和钠本身的物理化学特性说起。快中子反应堆的“快”在哪？首先，我们要明白快中子反应堆和我们更熟悉的慢化反应堆（比如压水堆、沸水堆）有什么不同。慢化堆的核心在于用慢化剂（比如水、重水、石墨）把快中子减速到热中子能级，然后才能有效地.............
• 

  为何火星表面没有液态水？背后有哪些原因？

  

  火星表面为何不见一汪真正的液态水，这背后隐藏着一系列残酷的自然法则，它们共同作用，将这颗星球变得如此干燥荒凉。我们看到的火星，更多的是冰封的极冠、埋藏在地下的水冰，以及一些可能短暂存在的盐水痕迹，而非我们熟知的河流、湖泊。这背后的原因可以从多个维度来剖析：1. 稀薄的大气层：一道脆弱的屏障这是导致火.............
• 

  玻璃是固态和液态的量子叠加，意思是说玻璃是哪种状态是相对的，对吗？

  

  你提出的“玻璃是固态和液态的量子叠加”这个说法，其实是对玻璃真实性质的一种非常有趣的、但又不完全准确的理解。它触及了我们对“状态”这个概念以及量子力学的一些基本认知，所以咱们得好好说道说道，把这层迷雾给拨开。首先，咱们得明确一下“固态”和“液态”在我们日常认知里是什么意思。 固态：我们通常理解的.............
• 

  如何评价火星上发现第一个液态水湖？发现生命的可能性是不是更大了？

  

  火星上发现液态水湖的消息，无疑是近年来人类探索火星最令人振奋的发现之一。这个消息一经公布，就在科学界和公众中引发了巨大的讨论，因为它直接关系到我们最关心的问题：火星上是否存在生命？液态水湖的意义：不仅仅是水，更是生命存在的基石我们之所以如此激动，是因为液态水在地球上是生命存在的最基本条件。无论是最原.............
• 

  如何看待火星发现第一个液态水湖？

  

  火星上发现液态水湖的消息，无疑是近年来火星探索中最令人振奋的事件之一。这个发现，如果属实，将是人类探索火星历史上的一个里程碑，因为它直接触及了我们寻找地外生命的核心问题。我们是怎么知道的？这项发现的根源在于欧洲空间局的“火星快车”（Mars Express）探测器及其携带的“地下次表面雷达成像仪”（.............
• 

  畜禽的血制品是如何从液态转变为固态的？

  

  畜禽血液，那抹曾鲜红欲滴的生命之源，在经过一番巧妙的处理后，便能从流动的液态，华丽转身，凝固成扎实的固态。这背后，其实是一系列精密的生物化学反应和物理变化的协同作用。别以为这只是简单的“变魔术”，里面蕴含着不少大学问呢。首先，咱们得明白，血液之所以能成为液态，是因为它富含水分，而且体内有复杂的凝血系.............
• 

  氧气是无色透明的，液态、固态氧单质为什么是淡蓝色的？

  

  这个问题很有意思，也触及到了物质存在的不同形态与颜色之间的微妙关系。氧气，我们呼吸所必需的气体，在常温常压下确实是无色透明的。但当它被冷却到足够低的温度，变成液态或固态时，却会显现出一种淡淡的蓝色。这背后的原因，说来话长，但核心在于光与物质的相互作用。我们都知道，我们看到的颜色，其实是物体对光的一种.............
• 

  如何看待小米预热 MIX 新机搭载液态镜头，什么是液态镜头，原理如何实现？

  

  小米 MIX 系列总能给人带来惊喜，这次也不例外。随着新机预热的展开，最引人注目的莫过于那句“液态镜头”。一时间，关于液态镜头的好奇和讨论如同潮水般涌来。那么，这个所谓的“液态镜头”到底是什么，它又将如何改变我们的拍照体验呢？揭秘液态镜头：不止是概念的革新简单来说，液态镜头是一种通过改变液体体积和曲.............
• 

  熬牛羊汤用商用电磁炉还是液态导热锅好

  

  .......
• 

  太阳系中有几个已知的天体具有液态海洋？

  

  在我们的太阳系里，谈论“液态海洋”这个概念，就像是在宇宙大花园里寻找一颗颗闪耀的露珠，数量比你我想象的要多一些，而且藏匿之处也相当出人意料。目前，我们能比较确切地说，有几个天体拥有表面或地下存在液态水海洋。这可不是什么科幻情节，而是基于大量科学观测和推理得出的结论。首先，地球，毋庸置疑，是我们的家园.............
• 

  很低的温度里，还会存在液态水吗？

  

  在那些严寒刺骨、仿佛要把一切都冻结的世界里，我们很容易就认为只有固态的冰存在。毕竟，在地球上，我们习惯了当气温降到零摄氏度以下时，水就会乖乖地变成冰块。但如果把目光放得更长远，投向宇宙深处，或者在某些特殊的地球环境里，你会惊奇地发现，水，这个我们再熟悉不过的物质，在极低的温度下，仍然能够以液态的形式.............
• 

  火是气态、液态还是固态？为什么？

  

  火，这个既熟悉又神秘的现象，常常让我们在夜晚温暖，在黑暗中指引方向。但如果我们要给它一个“身份”，比如是气态、液态还是固态，这可就没那么简单了。简单来说，火本身并不是一种固定的物质形态，而是物质在剧烈化学反应过程中产生的一种可见的、发光发热的现象。为了更详细地解释这一点，我们得先搞清楚“火”到底是怎.............
• 

  用烤箱做牛奶炖蛋怎么还是液态?

  

  .......