碳元素，虽然很常见但你真的了解它吗.docx

碳是6号元素的中文名称,根据它的拉丁文名称音译,我国先译作炭,这是古代就有的字,读tàn。名词,义为木材燃后之物。后来根据文化部门规定,把固体非金属元素的名称统一为石字偏旁,我国又为此专门新造了这个形声字,仍读此音。碳元素生成于恒星演化核燃烧阶段的氢燃烧和氦燃烧两种过程中;在地壳中,镭223、镭224和氡224,都可通过超非对称裂变产生碳14。宇宙丰度1.0101×107,居第4位;地壳丰度480g/t,居第15位。在化学元素周期表中,碳属于p区ⅣA族第二周期的稳定性非金属固体元素。碳在远古时代就被人们发现了。古代的中国人还曾利用它和硫、硝石参与了火药的重大发明,但是欧洲人最早并未把碳当作一种元素,而是看作一种纯粹的“燃素”。直到1789年,法国化学家拉瓦锡才第一次明确指出碳是一种元素,并把它归属于能氧化和成酸的非金属物质。这是人类发现的第一种元素,拉瓦锡为其命名的拉丁文名称叫carbonium。本名来自英文carbon,意思是“煤炭”;并用拉丁文名称第一个字母的大写体作为它的元素符号———C。

2存在形式

碳属于亲氧元素,在自然界里呈单质与化合物两种形式存在。单质主要存在于无定形碳、石墨和金刚石中;化合物分为两大类,一类以有机物形式主要存在于煤、石油、沥青、天然气、可燃冰和一切生物体中,另一类以无机物形式主要存在于石灰岩、大理岩、方解石、白云石、毒重石、菱镁矿、菱锰矿、菱铁矿、菱锌矿、白铅矿、碳酸锶矿、油母页岩和大气层的二氧化碳中。我国不仅有1.3万亿吨的煤储量,而且拥有质量最好的产自宁夏汝其沟的无烟煤。它具有特低硫、特低磷、特低灰,最高发热量的显著特点,1t煤可发出35.59GJ(850万千卡)的热量碳有,却仅产生种天然同位素1kg的煤渣名称。符号及所占百分率分别是碳12C)占98.89%,

3,、:12(碳13(13C)占1.11%,碳14(14C)仅占万亿分之一。其中碳14为放射性同位素,仅痕量存在。另外还有12种人造放射性同位素,质量数为8~11和15~22。

碳的同素异形体有石墨、金刚石、无定形碳、球碳和单层碳纳米管。其中球碳又称富勒烯,都是偶数分子,包括C44、C50、C60、C70、C74、C80、C84、C120等;而无定形碳又细分为炭黑、木炭、焦炭、骨炭与活性炭。在世界上,石墨的主要产地在中国、西伯利亚和朝鲜半岛,天然金刚石的三大产地是扎伊尔、俄罗斯和南非。

3物理性质

子量12.0807碳的原子半径,原子体积(共价半径5.30cm)773pm,离子电阻率半径15pm(+4)、260密度pm(-4);3原,?硬度为1°;比热容为711J/(kg·K/)mol,熔点为;3550℃1375.0,μ沸点为Ω/cm4827℃;2.267。g/cm

碳的各种同素异形体中,金刚石为网状结构的原子晶体,石墨为细鳞片形层状结构晶体单层和多层之分,碳纳米管为同心螺旋圆柱体结构,又有管端的开口和封口之别,;直径约富勒烯则是由几十个至几百个碳1nm,长可达1μm,既有原子组成的分子晶体空心球结构;无定形碳没有固定的形状和周期性结构规律,大部分都是由石墨层状结构的分子碎片无规则地堆在一起形成的固体。金刚石无色,是绝缘体;硬度10级,虽为元素单质之最,可是在阳光下,若把它放在一个密闭的玻璃器皿内,一经聚光镜聚焦后发出的强光照射,当温度升高到900℃以上时,便能化作一缕青烟———无色的二氧化碳气体而消失。虽不导电,热导率却是金属铜的6倍。石墨黑色,晶体很软,是导电体,而且导电性能与其结构关系极大,石墨六元环所在平面的电导率是垂直方向的5000倍;导热性不仅高于其他非金属,甚至比某些金属还高。将金刚石隔绝空气加热,可以转化为石墨;在超高温和超高压条件下,也可将石墨变成金刚石。单层纳米管具有金属导电性或半导体性能分散在大气中的紫红色。,C球碳在固体时均呈黑色70为酒红色CO,,给太阳的短波辐射大开绿灯C76为黄绿色,但在液体时则因分子不同颜色各异……球碳C60分子在,使之畅通无阻地去加热地面-245℃以下具有超导性:比如C60为。,2

给各种生物带来温暖和能量;但它却禁止地面升温后发出的长波辐射通行,因而形成了大气对流层的温室效应,为地球生命的繁衍昌盛,创造了比较优越的条件。利用钠作还原剂,在400℃和800个大气压的条件下,二氧化碳在12个小时内,就有7.3%变成石墨,8.9%变成金刚石。

4化学性质

碳的价电子构型2s22p2,电负性2.5,第一电子亲和能122.555kJ/mol,第一电离能1086kJ/mol,标准电极势-0.200V;氧化数+4、-4、+2,常见化合价+4、-4。

碳在常温下的化学性质并不活泼,也不溶于水,但其化学活泼性能随温度的增加而迅速地大幅度提高,特别是气态时更加活泼。它不仅