碳

原子序為6的化學元素 / 维基百科，自由的 百科全书

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碳 6C
氢（非金属） 氦（惰性气体）
锂（碱金属） 铍（碱土金属） 硼（类金属） 碳（非金属） 氮（非金属） 氧（非金属） 氟（卤素） 氖（惰性气体）
钠（碱金属） 镁（碱土金属） 铝（贫金属） 硅（类金属） 磷（非金属） 硫（非金属） 氯（卤素） 氩（惰性气体）
钾（碱金属） 钙（碱土金属） 钪（过渡金属） 钛（过渡金属） 钒（过渡金属） 铬（过渡金属） 锰（过渡金属） 铁（过渡金属） 钴（过渡金属） 镍（过渡金属） 铜（过渡金属） 锌（过渡金属） 镓（贫金属） 锗（类金属） 砷（类金属） 硒（非金属） 溴（卤素） 氪（惰性气体）
铷（碱金属） 锶（碱土金属） 钇（过渡金属） 锆（过渡金属） 铌（过渡金属） 钼（过渡金属） 锝（过渡金属） 钌（过渡金属） 铑（过渡金属） 钯（过渡金属） 银（过渡金属） 镉（过渡金属） 铟（贫金属） 锡（贫金属） 锑（类金属） 碲（类金属） 碘（卤素） 氙（惰性气体）
铯（碱金属） 钡（碱土金属） 镧（镧系元素） 铈（镧系元素） 镨（镧系元素） 钕（镧系元素） 钷（镧系元素） 钐（镧系元素） 铕（镧系元素） 钆（镧系元素） 铽（镧系元素） 镝（镧系元素） 钬（镧系元素） 铒（镧系元素） 铥（镧系元素） 镱（镧系元素） 镏（镧系元素） 铪（过渡金属） 钽（过渡金属） 钨（过渡金属） 铼（过渡金属） 锇（过渡金属） 铱（过渡金属） 铂（过渡金属） 金（过渡金属） 汞（过渡金属） 铊（贫金属） 铅（贫金属） 铋（贫金属） 钋（贫金属） 砈（类金属） 氡（惰性气体）
钫（碱金属） 镭（碱土金属） 锕（锕系元素） 钍（锕系元素） 镤（锕系元素） 铀（锕系元素） 镎（锕系元素） 钚（锕系元素） 镅（锕系元素） 锔（锕系元素） 锫（锕系元素） 锎（锕系元素） 锿（锕系元素） 镄（锕系元素） 钔（锕系元素） 锘（锕系元素） 铹（锕系元素） 𬬻（过渡金属） 𬭊（过渡金属） 𬭳（过渡金属） 𬭛（过渡金属） 𬭶（过渡金属） 鿏（预测为过渡金属） 𫟼（预测为过渡金属） 𬬭（预测为过渡金属） 鿔（过渡金属） 鿭（预测为贫金属） 𫓧（贫金属） 镆（预测为贫金属） 𫟷（预测为贫金属） 鿬（预测为卤素） 鿫（预测为惰性气体）
 －
↑
碳
↓
硅
硼 ← 碳 → 氮
外观
透明（钻石）或黑色（石墨）
Diamond-and-graphite-with-scale.jpg
钻石（左）和石墨（右）是碳最常见的两种同素异形体。
Carbon_Spectra.jpg
碳的光谱线
概况
名称·符号·序数碳（Carbon）·C·6
元素类别非金属
族·周期·区14 ·2·p
标准原子质量12.011(1)
电子排布[He] 2s2 2p2
2, 4
碳的电子层（2, 4）
碳的电子层（2, 4）
历史
发现古埃及人和苏美人[1]（公元前3750年）
确认为化学元素安东万·拉瓦节[2]（1789年）
物理性质
物态固体
密度（接近室温）
无定形：[3]1.8–2.1 g·cm−3
密度（接近室温）
钻石：3.515 g·cm−3
密度（接近室温）
石墨：2.267 g·cm−3
升华点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
比热容6.155（钻石）
8.517（石墨） J·mol−1·K−1
原子性质
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
杂项
晶体结构钻石
（钻石，透明）

六方

碳具有六方晶体结构

（石墨，黑色）
磁序反磁性[9]
热导率900-2300（钻石）
119-165（石墨） W·m−1·K−1
膨胀系数（25 °C）0.8（钻石）[10] µm·m−1·K−1
声速（细棒）（20 °C）18350（钻石） m·s−1
杨氏模量1050（钻石）[10] GPa
剪切模量478（钻石）[10] GPa
体积模量442（钻石）[10] GPa
泊松比0.1（钻石）[10]
莫氏硬度10（钻石）
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） 衰变
方式 能量​（MeV） 产物
11C 人造 20.3402 分钟 β+ 0.960 11B
12C 98.94% 稳定，带6粒中子
13C 1.06% 稳定，带7粒中子
14C 痕量 5700 年 β− 0.156 14N
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碳（拼音：，注音：，粤拼：；英语：；拉丁语：，意为“煤炭”），是一种化学元素，化学符号为C，原子序数为6，原子量为12.011 u，位于元素周期表中的IV A族，属于非金属。每个碳原子有四颗能够进行键合的电子，因此其化合价通常为4。自然产生的碳由三种同位素组成：12C和13C为稳定同位素，而14C则具放射性，其半衰期约为5730年。[11]碳是少数几个自远古就被发现的元素之一（见化学元素发现年表）。[12]

碳的同素异形体有数种，最常见的包括：石墨、钻石及无定形碳。[13]这些同素异形体之间的物理性质，包括外表、硬度、电导率等等，都具有极大的差异。在正常条件下，钻石、碳纳米管和石墨烯的热导率是已知材质中最高的。

所有碳的同素异形体在一般条件下都呈固态，其中石墨的热力学稳定性最高。它们不易受化学侵蚀，甚至连氧都要在高温下才可与其反应。碳在无机化合物中最常见的氧化态为+4，并在一氧化碳及过渡金属羰基配合物中呈+2态。无机碳主要来自石灰石、白云石和二氧化碳，但也大量出现在煤、泥炭、石油和甲烷水合物等有机矿藏中。碳是所有元素中化合物种类最多的，目前有近一千万种已记录的纯有机化合物，但这只是理论上可以存在的化合物中的冰山一角。[14]

碳的丰度在地球地壳中排列第15（见地球的地壳元素丰度列表），并在全宇宙中排列第4（见化学元素丰度），名列氢、氦和氧之下。由于碳元素极为充沛，再加上它在地球环境下所能产生的聚合物种类极为繁多，因此碳是地球上所有生物的化学根本。[15]

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