碳是一个化学元素,通常作为固体以其基本形式。它具有化学符号C、,原子序数(数量质子)Z=6和a标准原子量为12.0107克/摩尔。
碳具有熔化3550°C点(菱形)和升华点3800°C。碳的密度为2.26克/立方厘米(石墨)或3.51克/立方英寸(钻石)。
碳的电子构型为[He]2s22便士2.
质量的十二分之一[1]最丰富的同位素,12C、 根据定义统一原子质量单位:A类(12C) ≡12 u。
碳是宇宙中第四丰富的元素,[2]它实际上是生命的基石[3]因为它是所有有机物质的组成部分。钻石,石墨、和富勒烯不是-有机的仅由碳组成的化合物;这些被称为同素异形体碳含量。大多数有机碳化合物含有氢; 那些含有氧气还包括广泛的碳水化合物.
碳在太阳、恒星、彗星和大多数行星的大气层中含量丰富。在一些陨石中还发现了以微小钻石形式存在的碳。[4]
塑料、药物、动植物组织、食品、纺织品、木材、纸张和许多其他常见物质都含有碳。化石燃料(煤石油、天然气等)是碳的化合物。
这个温室气体 二氧化碳一氧化碳2是碳的氧化物,有毒气体也是一氧化碳(CO)。
同位素
碳有很多同位素(来自A类=8至22)。其中两个是稳定的,另一个寿命很长:
- 12碳约占地球上所有碳的98.89%。
- 13C是另一种天然稳定的碳同位素,约占地球上所有天然碳的1.1%。
- 14C、 一种半衰期为5715年的不稳定同位素用于碳年代测定确定木材、考古标本等材料的年代。
形式
碳在三种物质中自然产生同素异形的形态:石墨、金刚石和富勒烯。
石墨有两种形式:α[5]和测试版。[6]它们具有相同的物理性质,仅在晶体结构上有所不同。据报道,天然石墨含有多达30%的β型,而合成材料只含有α型。α型可以通过机械操作转换为β型,当加热到1000°C以上时,β型将还原为α型。
1969年生产了一种同素异形碳。当热解石墨在低压下升华时,会产生白炭黑。在大约2550K以上的自由蒸发条件下,“白色”碳将形成小的透明晶体。目前关于这个同素异形体的信息很少。[4]
富勒烯(之后理查德·巴克明斯特·富勒(也称为“巴基球”,一个由60个碳原子组成的“足球”)于1985年被发现石墨烯由二维碳片组成,于2004年首次制备。
碳循环
碳是从化石燃料到细胞成分和DNA等所有有机物质的基本元素。在地球上,碳在巨大的生物地球化学循环中以各种化学成分在岩石圈(陆地和地球内部)、水圈(海洋和其他水体)和大气中循环。
全球碳循环分为两类:数百万年的地质循环和生物/物理循环,后者更短,跨越数天到数千年。[3]
地球海洋是碳循环中的主要环境。海洋的总碳含量约为大气的50倍。数百年来,海洋中的碳与大气交换。我们呼吸的氧气中,几乎有一半是由海洋植物的光合作用产生的。燃烧化石燃料产生的大约48%的碳被封存(吸收)到海洋中。这种隔离的碳积累[7]在深海和海洋沉积物中。[8]
工具书类
- ↑ 以前称为原子量
- ↑ 按以下顺序:氢(H)、氦(He)、氧(O)和碳(C)
- ↑3 3.1 碳循环美国国家航空航天局
- ↑4 4.1 [1]洛斯阿拉莫斯国家实验室化学部
- ↑ α型出现在己二醇晶体中
- ↑ β型出现在菱形晶体中
- ↑ 碳的积累被称为碳汇或碳库
- ↑ 海洋与碳循环NASA海洋学