碳元素是什么

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碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族.拉丁语为Carbonium,意为“煤,木炭”.汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成,从“炭”字音.

碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中.碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本.碳是生铁、熟铁和钢的成分之一.碳能在化学上自我结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子.生物体内大多数分子都含有碳元素.

碳化合物一般从化石燃料中获得,然后再分离并进一步合成出各种生产生活所需的产品,如乙烯、塑料等.

碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤；有复杂的有机化合物如动植物等；碳酸盐如大理石等.单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构.高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等.

常温下单质碳的化学性质比较稳定,不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂；不同高温下与氧反应,生成二氧化碳或一氧化碳；在卤素中只有氟能与单质碳直接反应；在加热下,单质碳较易被酸氧化；在高温下,碳还能与许多金属反应,生成金属碳化物.

化学符号：C

元素原子量：12.01

质子数：６

原子序数：６

周期：２

族：ＩＶＡ

电子层分布：２－４

原子体积:4.58 cm3/mol

原子半径（计算值）：70（67）pm

共价半径：77 pm

范德华半径：170 pm

电子构型 ：1s22s22p2

电子在每能级的排布：2,4

氧化价（氧化物）：4,3,2（弱酸性）

颜色和外表：黑色（石墨）,无色（金刚石）

物质状态 ：固态

物理属性：反磁性

熔点：约为3550 ℃（金刚石）

沸点：约为4827 ℃（升华）

摩尔体积 ：5.29×10-6m3/mol

元素在太阳中的含量：(ppm) 3000

元素在海水中的含量：(ppm) 太平洋表面 23

元素在地壳中含量：（ppm）4800

莫氏硬度：石墨1-2 ,金刚石 10

氧化态：主要为-4,C+2,C+4 （还有其他氧化态）

化学键能：(kJ /mol) C-H 411 C-C 348 C=C 614 C≡C 839 C=N 615 C≡N 891 C=O 745 C≡O 1074

晶胞参数：a = 246.4 pm b = 246.4 pm c = 671.1 pm α = 90° β = 90° γ = 120°

电离能：(kJ/ mol) M - M+ 1086.2 M+ - M2+ 2352 M2+ - M3+ 4620 M3+ - M4+ 6222 M4+ - M5+ 37827 M5+ - M6+ 47270

单质密度：3.513 g/cm3(金刚石)、2.260 g/cm3(石墨,20 ℃)

电负性：2.55（鲍林标度）

比热：710 J/(kg·K)

电导率：0.061×10-6/(米欧姆)

热导率：129 W/(m·K) 第一电离能 1086.5 kJ/mol 第二电离能 2352.6 kJ/mol 第三电离能 4620.5 kJ/mol 第四电离能 6222.7 kJ/mol 第五电离能 37831 kJ/mol 第六电离能 47277.0 kJ/mol

成键：碳原子一般是四价的,这就需要4个单电子,但是其基态只有2个单电子,所以成键时总是要进行杂化.最常见的杂化方式是sp3杂化,4个价电子被充分利用,平均分布在4个轨道里,属于等性杂化.这种结构完全对称,成键以后是稳定的σ键,而且没有孤电子对的排斥,非常稳定.金刚石中所有碳原子都是这种以此种杂化方式成键.烷烃的碳原子也属于此类.

根据需要,碳原子也可以进行sp2或sp杂化.这两种方式出现在成重键的情况下,未经杂化的p轨道垂直于杂化轨道,与邻原子的p轨道成π键.烯烃中与双键相连的碳原子为sp 2杂化.由于sp2杂化可以使原子共面,当出现多个双键时,垂直于分子平面的所有p轨道就有可能互相重叠形成共轭体系.苯是最典型的共轭体系,它已经失去了双键的一些性质.石墨中所有的碳原子都处于一个大的共轭体系中,每一个片层有一个.

其他回答

是一种元素啊，同学，不知你想问的是什么

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目前已知的同位素共有十二种,有碳8至碳19,其中碳12和碳13属稳定型,其余的均带放射性,当中碳14的半衰期长达五千七百三十年,其他的均全不足半小时.在地球的自然界里,碳12在所有碳的含量占98.93%,碳13则有1.07%.C的原子量取碳12、13两种同位素丰度加权的平均值,一般计算时取12.01.碳12是国际单位制中定义摩尔的尺度,以12克碳12中含有的原子数为1摩尔.碳14由于具有较长的半衰期,被广泛用来测定古物的年代.

另外碳的单质存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤,单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构.高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等.

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