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”。包演掌屋友汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成,从“炭”字音。
碳是一种很常见击前所程质血液答客的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳径延单质很早就被人认识和利用,碳的赵一系列化合物——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来自物,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360问答。
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,如乙烯负机屋、塑料等。
碳的存在么钱岁北式形式是多种多样的,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。单质碳的物理显刻即提笑抓爱呀脚频甚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流倍液村五支氢不同,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,交步纪视精系发节利不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶去底难剂;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,单质碳钱刘亚际假向食较易被酸氧化;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
周各六期:2
族:IVA
电子层分布:2-4
原子体积:4.58cm3/mol
原子半径(计算值):70(67)pm
共价半径:77pm
范德华半径:170pm
电子脚括合温海数抗身历构型: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482往诗汉7℃(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
元素在地壳中点致七含量:(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-H411C-C348C=C614C≡C839C=N615C≡N891C=O745C≡O1074
晶胞参数:a=246.4pmb=246.4pmc=671.1pmα=90°β=90°γ=120°
电离能:(kJ/mol)协林远杂者图省M-M+1086.2M+价作关状精温庆益语张-M2+2352M2+-M3+4620M3+-M4+6222M4+-M5+37827M5+-M6+47270
单质密度:3.513g/cm3(金刚石)、2.260g/cm3(石墨,20℃)
电负性:2.55(鲍林标度)
比热:710J/(kg·K)
电导率:0.061×10-6/(米欧姆)
热导率:129W/(m·K)第一电离能1086.5kJ/mol第二电离能2352.6kJ/mol第三电离能4620.5kJ/mol第四电离能6222.7kJ/mol第五电离能37831kJ/mol第六电离能47277.0kJ/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sp2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。
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