最后的反驳

老式的碳丝电灯本质上是真空中的细石墨丝。你让一个大电流通过灯丝，加热它，使它变成白热，使它发光。这个概念是由英国物理学家和化学家约瑟夫·斯旺和美国的托马斯·爱迪生共同提出的，它成为了第一盏白炽灯。英国海军上将杰里科勋爵选择它作为战列舰上的灯，因为即使是发射大炮的震动和震荡也不会熄灭它——不像有潜在危险的蜡烛或油灯。

遗憾的是，这款新奇的台灯并没有一直使用下去。灯丝上的热石墨慢慢蒸发，碳蒸汽凝结在相对较冷的玻璃灯泡上。通过升华的反向过程，蒸汽冷凝形成一层薄薄的石墨膜，慢慢地使灯的内层有了吸光层。

这种限制可能会让伟大的德国化学家、1909年诺贝尔奖得主威廉·奥斯特瓦尔德感到惊讶。他观察到，当物质结晶时(无论是蒸汽、液体还是溶液)，它们会产生尽可能小的能量变化。能量最高的固体优先形成，这解释了为什么磷蒸汽凝结成能量高的白色固体，而不是活性较低的红色形式。然而，他确实注意到，材料可能会经过几个高能量状态，然后才会确定一个化学家可以发现的状态，只要到达这些低能量状态的能量阶梯包含容易的转变。

在此基础上，你会期望碳蒸汽凝结成更高能量的钻石而不是石墨。此外，钻石是永恒的!由于活化势垒太高，它就不会再沿着能量链向下下降而产生石墨。奥斯特瓦尔德可能预料到碳丝灯的外壳上会有一层透明的钻石层。随着它的老化，它将继续传输光线，并获得价值。

我喜欢将碳蒸汽冷凝成钻石的前景，这在美学和经济上都很有吸引力。但如何才能实现呢?碳也会被某些“碳星”释放出来，这些“碳星”释放碳，就像太阳释放氢太阳风一样。最著名的碳星有一个相当冷的表面(例如，与我们的太阳相比)，并且似乎释放出小的固体石墨颗粒。也许一颗非常热的碳星会释放出真正的碳蒸汽，也许这些碳蒸汽会凝结成钻石?我喜欢这样的想法:一颗由钻石行星包围的碳恒星，每一颗行星都通过从恒星上捕获碳蒸汽而稳步增长。

然而，这就引出了一个我一直在回避的化学问题——碳蒸汽的分子组成究竟是什么?其中一个主要成分似乎是C_3.但单碳原子和C₂分子也是已知的，因为更大的“团块”，如C₆₀(著名的巴克敏斯特富勒烯)。碳蒸汽中团块的结构是什么?它们中有可能是钻石的前体吗?

研究这个问题的另一种方法可能是考虑那些奇怪的炸药，金属乙炔。乙炔气与适当的金属盐在氨化溶液中结合，可以很容易地制取铜、银和金乙炔。爆炸性的乙炔会沉淀下来，可以过滤掉，清洗掉，(如果你有足够的勇气)晾干。这些炸药非常敏感，但仅由金属和碳组成。它们会爆炸成什么?金属粉末和碳蒸汽是我的猜测，尽管只有非常勇敢的化学家才能捕捉到这种蒸汽，因为它必须几乎立即凝结成固体——钻石或(唉，更可能是)石墨。

大卫。琼斯