Активированный уголь — пористый материал с сильно развитой внутренней поверхностью. Только представьте: площадь поверхности пор одного грамма активированного угля составляет от 500 до 2000 м2. Активированный уголь — отличный адсорбент: он способен поглощать из газа или жидкости молекулы различных веществ и удерживать их на своей поверхности.
Уголь, как и графит, состоит из слоёв углеродных атомов, собранных в гексагональные структуры. Но если в графите слои ориентированы строго параллельно друг другу, то в активированном угле порядка меньше: там слоистые сегменты смещены относительно друг друга. Между такими неправильно ориентированными слоями есть свободное пространство — микропоры, размер которых может быть меньше одного нанометра. На стенках микропор и удерживаются молекулы других веществ.
Получают активированный уголь, как правило, из древесного, который образуется при обжиге древесины без доступа кислорода. Древесный уголь довольно плотный, пор в нём мало и они крупные, а те, что находятся на поверхности, пребывают в закрытом состоянии. Чтобы активировать уголь, чаще всего проводят термообработку с пропусканием через него водяного пара при температуре 800—1000оС. В результате поры на поверхности угля раскрываются, а внутри образуется множество микропор.
Убедиться в том, что уголь действительно обладает выдающимися адсорбционными свойствами, легко. Для опыта вам потребуется всего два компонента: раствор йода и активированный уголь. Поместите 4—6 таблеток активированного угля в прозрачный стакан, добавьте несколько капель воды и растолките уголь в порошок. Затем влейте в стакан чайную ложку йода, ещё немного воды (1—2 столовые ложки) и интенсивно перемешайте. В начале реакции раствор потемнеет, потому что в таблетки угля добавляют крахмал, который, взаимодействуя с йодом, даёт характерный синий цвет. (Крахмал помогает таблеткам сохранять форму, и в то же время их становится легче растолочь.) После этого стакан надо оставить на несколько часов. Рядом, для чистоты эксперимента, можно поставить стакан, в который добавлено всё то же самое, но без угля. Через некоторое время в первом стакане уголь осядет на дно, а раствор станет прозрачным — это значит, что весь йод адсорбировался на угле. Раствор во втором стакане останется окрашенным йодом в коричневато-желтоватый цвет. Примерно так же активированный уголь действует в желудке человека, помогая справиться с пищевым отравлением.
