碳 

碳 6C
氫(非金屬) 氦(惰性氣體)
鋰(鹼金屬) 鈹(鹼土金屬) 硼(類金屬) 碳(非金屬) 氮(非金屬) 氧(非金屬) 氟(鹵素) 氖(惰性氣體)
鈉(鹼金屬) 鎂(鹼土金屬) 鋁(貧金屬) 矽(類金屬) 磷(非金屬) 硫(非金屬) 氯(鹵素) 氬(惰性氣體)
鉀(鹼金屬) 鈣(鹼土金屬) 鈧(過渡金屬) 鈦(過渡金屬) 釩(過渡金屬) 鉻(過渡金屬) 錳(過渡金屬) 鐵(過渡金屬) 鈷(過渡金屬) 鎳(過渡金屬) 銅(過渡金屬) 鋅(過渡金屬) 鎵(貧金屬) 鍺(類金屬) 砷(類金屬) 硒(非金屬) 溴(鹵素) 氪(惰性氣體)
銣(鹼金屬) 鍶(鹼土金屬) 釔(過渡金屬) 鋯(過渡金屬) 鈮(過渡金屬) 鉬(過渡金屬) 鎝(過渡金屬) 釕(過渡金屬) 銠(過渡金屬) 鈀(過渡金屬) 銀(過渡金屬) 鎘(過渡金屬) 銦(貧金屬) 錫(貧金屬) 銻(類金屬) 碲(類金屬) 碘(鹵素) 氙(惰性氣體)
銫(鹼金屬) 鋇(鹼土金屬) 鑭(鑭系元素) 鈰(鑭系元素) 鐠(鑭系元素) 釹(鑭系元素) 鉕(鑭系元素) 釤(鑭系元素) 銪(鑭系元素) 釓(鑭系元素) 鋱(鑭系元素) 鏑(鑭系元素) 鈥(鑭系元素) 鉺(鑭系元素) 銩(鑭系元素) 鐿(鑭系元素) 鎦(鑭系元素) 鉿(過渡金屬) 鉭(過渡金屬) 鎢(過渡金屬) 錸(過渡金屬) 鋨(過渡金屬) 銥(過渡金屬) 鉑(過渡金屬) 金(過渡金屬) 汞(過渡金屬) 鉈(貧金屬) 鉛(貧金屬) 鉍(貧金屬) 釙(貧金屬) 砈(類金屬) 氡(惰性氣體)
鍅(鹼金屬) 鐳(鹼土金屬) 錒(錒系元素) 釷(錒系元素) 鏷(錒系元素) 鈾(錒系元素) 錼(錒系元素) 鈽(錒系元素) 鋂(錒系元素) 鋦(錒系元素) 鉳(錒系元素) 鉲(錒系元素) 鑀(錒系元素) 鐨(錒系元素) 鍆(錒系元素) 鍩(錒系元素) 鐒(錒系元素) 鑪(過渡金屬) 𨧀(過渡金屬) 𨭎(過渡金屬) 𨨏(過渡金屬) 𨭆(過渡金屬) 䥑(預測為過渡金屬) 鐽(預測為過渡金屬) 錀(預測為過渡金屬) 鎶(過渡金屬) 鉨(預測為貧金屬) 鈇(貧金屬) 鏌(預測為貧金屬) 鉝(預測為貧金屬) 鿬(預測為鹵素) 鿫(預測為惰性氣體)




外觀
透明(鑽石)或黑色(石墨)

鑽石(左)和石墨(右)是碳最常見的兩種同素異形體。
概況
名稱·符號·序數碳(Carbon)·C·6
元素類別非金屬
·週期·14·2·p
標準原子質量12.011(1)
电子排布[He] 2s2 2p2
2, 4
碳的电子層(2, 4)
碳的电子層(2, 4)
歷史
發現古埃及人和蘇美[1](公元前3750年)
確認為化學元素安東萬·拉瓦節[2](1789年)
物理性質
物態固體
密度(接近室温
無定形:[3]1.8–2.1 g·cm−3
密度(接近室温)
鑽石:3.515 g·cm−3
密度(接近室温)
石墨:2.267 g·cm−3
昇華點3915 K,3642 °C,6588 °F
三相点4600 K(4327 °C),10800[4][5] kPa
熔化热117(石墨) kJ·mol−1
比熱容6.155(鑽石)
8.517(石墨) J·mol−1·K−1
原子性質
氧化态4, 3[6], 2, 1[7], 0, −1, −2, −3, −4[8]
电负性2.55(鲍林标度)
电离能第一:1086.5 kJ·mol−1

第二:2352.6 kJ·mol−1
第三:4620.5 kJ·mol−1

更多
共价半径77(sp³), 73(sp²), 69(sp) pm
范德华半径170 pm
碳的原子谱线
雜項
晶体结构钻石
(鑽石,透明)

六方

碳具有六方晶体结构

(石墨,黑色)
磁序反磁性[9]
熱導率900-2300(鑽石)
119-165(石墨) W·m−1·K−1
膨脹係數(25 °C)0.8(鑽石)[10] µm·m−1·K−1
聲速(細棒)(20 °C)18350(鑽石) m·s−1
杨氏模量1050(鑽石)[10] GPa
剪切模量478(鑽石)[10] GPa
体积模量442(鑽石)[10] GPa
泊松比0.1(鑽石)[10]
莫氏硬度10(鑽石)
1-2(石墨)
CAS号7440-44-0
同位素
主条目:碳的同位素
同位素 丰度 半衰期t1/2 衰變
方式 能量MeV 產物
11C 人造 20.3402 分钟 β+ 0.960 11B
12C 98.94% 穩定,帶6粒中子
13C 1.06% 穩定,帶7粒中子
14C 痕量 5700  β 0.156 14N

tàn(英語:Carbon拉丁語Carbonium,意為「煤炭」),是一種化學元素化學符號C原子序數为6,原子量12.011 u,位於元素週期表中的IV A族,屬於非金屬。每個碳原子有四顆能夠進行鍵合的電子,因此其化合價通常為4。自然產生的碳由三種同位素組成:12C13C穩定同位素,而14C則具放射性,其半衰期約為5730年。[11]碳是少數幾個自遠古就被發現的元素之一(見化學元素發現年表)。[12]

碳的同素異形體有數種,最常見的包括:石墨鑽石無定形碳[13]這些同素異形體之間的物理性質,包括外表、硬度電導率等等,都具有極大的差異。在正常條件下,鑽石、碳納米管石墨烯熱導率是已知材質中最高的。

所有碳的同素異形體在一般條件下都呈固态,其中石墨的熱力學穩定性最高。它們不易受化學侵蝕,甚至連都要在高溫下才可與其反應。碳在無機化合物中最常見的氧化態為+4,並在一氧化碳過渡金屬羰基配合物中呈+2態。無機碳主要來自石灰石白雲石二氧化碳,但也大量出現在泥炭石油甲烷水合物等有機礦藏中。碳是所有元素中化合物种类最多的,目前有近一千萬種已記錄的純有機化合物,但這只是理論上可以存在的化合物中的冰山一角。[14]

碳的豐度在地球地殼中排列第15(见地球的地殼元素豐度列表),並在全宇宙中排列第4(见化學元素豐度),名列之下。由於碳元素極為充沛,再加上它在地球環境下所能產生的聚合物種類極為繁多,因此碳是地球上所有生物的化學根本。[15]

  1. ^ History of Carbon and Carbon Materials - Center for Applied Energy Research - University of Kentucky. Caer.uky.edu. [2008-09-12]. (原始内容存档于2012-11-01). 
  2. ^ Senese, Fred. Who discovered carbon?. Frostburg State University. 2007-09-09 [2007-11-24]. (原始内容存档于2007-12-07). 
  3. ^ Lide, D. R. (编), CRC Handbook of Chemistry and Physics 86th, Boca Raton (FL): CRC Press, 2005, ISBN 0-8493-0486-5 
  4. ^ Haaland, D. Graphite-liquid-vapor triple point pressure and the density of liquid carbon. Carbon. 1976, 14 (6): 357. doi:10.1016/0008-6223(76)90010-5. 
  5. ^ Savvatimskiy, A. Measurements of the melting point of graphite and the properties of liquid carbon (a review for 1963–2003). Carbon. 2005, 43 (6): 1115. doi:10.1016/j.carbon.2004.12.027. 
  6. ^ Fourier Transform Spectroscopy of the System of CP (PDF). [2007-12-06]. (原始内容 (PDF)存档于2008-02-16). 
  7. ^ Fourier Transform Spectroscopy of the Electronic Transition of the Jet-Cooled CCI Free Radical (PDF). [2007-12-06]. (原始内容 (PDF)存档于2008-02-16). 
  8. ^ Carbon: Binary compounds. [2007-12-06]. (原始内容存档于2007-11-25). 
  9. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds 互联网档案馆存檔,存档日期2012-01-12., in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 Properties of diamond页面存档备份,存于互联网档案馆), Ioffe Institute Database
  11. ^ Carbon – Naturally occurring isotopes. WebElements Periodic Table. [2008-10-09]. (原始内容存档于2008-09-08). 
  12. ^ History of Carbon. [2013-01-10]. (原始内容存档于2012-11-01). 
  13. ^ World of Carbon – Interactive Nano-visulisation in Science & Engineering Education (IN-VSEE). [2008-10-09]. (原始内容存档于2008-10-05). 
  14. ^ Chemistry Operations. Carbon. Los Alamos National Laboratory. 2003-12-15 [2008-10-09]. (原始内容存档于2008-09-13). 
  15. ^ Biological Abundance of Elements. The Internet Encyclopedia of Science. [2008-10-09]. (原始内容存档于2012-02-04). 



取材自維基百科 - 中文時事百科