碳的物理和化学性质
碳的物理和化学性质。具体内容是：1.碳怎样存在在下列物质中。墨汁、普通木头、金刚石、耐储存的木头（比如建造千年古刹的木材）、活性炭。2.在化学反应中，碳喜欢和什么元素结合...
碳的物理和化学性质。
具体内容是：
1.碳怎样存在在下列物质中。墨汁、普通木头、金刚石、耐储存的木头（比如建造千年古刹的木材）、活性炭。
2.在化学反应中，碳喜欢和什么元素结合、和什么元素排斥，结合和排斥的优先顺序是什么。
3.怎样制造纳米碳。
补充一下问题1：碳在下列物质中以怎样的不同的物理和化学结构存在，从而表现出不同的物理性质和化学性质：墨汁、普通木头、金刚石、耐储存的木头、活性炭。 展开
具体内容是：
1.碳怎样存在在下列物质中。墨汁、普通木头、金刚石、耐储存的木头（比如建造千年古刹的木材）、活性炭。
2.在化学反应中，碳喜欢和什么元素结合、和什么元素排斥，结合和排斥的优先顺序是什么。
3.怎样制造纳米碳。
补充一下问题1：碳在下列物质中以怎样的不同的物理和化学结构存在，从而表现出不同的物理性质和化学性质：墨汁、普通木头、金刚石、耐储存的木头、活性炭。 展开
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1.除木头外,以单质存在 木头中以纤维素淀粉等存在
2.碳一般显正价,易与具有氧化性的物质结合,氧化性越强结合越容易
但有些特例如CH4 碳是-4价
在有机化合物里可以自己形成碳链等
3.这是各国科学家正在研究的课题,还处于技术封闭阶段
电弧放电法，激光蒸发法，气相沉积法等,这些谁也不懂
金刚石晶体属立方晶系，是典型的原子晶体，每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键，构成正四面体。这是金刚石的面心立方晶胞的结构。
由于金刚石晶体中C—C键很强，所有价电子都参与了共价键的形成，晶体中没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点高，而且不导电。
在石墨晶体中，碳原子以sp2杂化轨道和邻近的三个碳原子形成共价单键，构成六角平面的网状结构，这些网状结构又连成片层结构。层中每个碳原子均剩余一个未参加sp2杂化的p轨道，其中有一个未成对的p电子，同一层中这种碳原子中的m电子形成一个m中心m电子的大∏键(键)。这些离域电子可以在整个儿碳原子平面层中活动，所以石墨具有层向的良好导电导热性质。
石墨的层与层之间是以分子间力结合起来的，因此石墨容易沿着与层平行的方向滑动、裂开。石墨质软具有润滑性。
由于石墨层中有自由的电子存在，石墨的化学性质比金刚石稍显活泼。
在C60分子中，每个碳原子以sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子相连，剩余的未参加杂化的一个p轨道在C60球壳的外围和内腔形成球面大∏键，从而具有芳香性。
墨汁的主要成分是骨胶和炭黑 炭黑是一种无定形碳
无定形碳指木炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和炭黑等。除骨炭含碳在10%左右以外，其余主要成分都是单质碳。煤炭是天然存在的无定形碳，其中含有一些由碳、氢、氮等组成的化合物。所谓无定形碳，并不是指这些物质存在的形状，而是指其内部结构。实际上它们的内部结构并不是真正的无定形体，而是具有和石墨一样结构的晶体，只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱而不规则，晶体形成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量杂质。
2.碳一般显正价,易与具有氧化性的物质结合,氧化性越强结合越容易
但有些特例如CH4 碳是-4价
在有机化合物里可以自己形成碳链等
3.这是各国科学家正在研究的课题,还处于技术封闭阶段
电弧放电法，激光蒸发法，气相沉积法等,这些谁也不懂
金刚石晶体属立方晶系，是典型的原子晶体，每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键，构成正四面体。这是金刚石的面心立方晶胞的结构。
由于金刚石晶体中C—C键很强，所有价电子都参与了共价键的形成，晶体中没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点高，而且不导电。
在石墨晶体中，碳原子以sp2杂化轨道和邻近的三个碳原子形成共价单键，构成六角平面的网状结构，这些网状结构又连成片层结构。层中每个碳原子均剩余一个未参加sp2杂化的p轨道，其中有一个未成对的p电子，同一层中这种碳原子中的m电子形成一个m中心m电子的大∏键(键)。这些离域电子可以在整个儿碳原子平面层中活动，所以石墨具有层向的良好导电导热性质。
石墨的层与层之间是以分子间力结合起来的，因此石墨容易沿着与层平行的方向滑动、裂开。石墨质软具有润滑性。
由于石墨层中有自由的电子存在，石墨的化学性质比金刚石稍显活泼。
在C60分子中，每个碳原子以sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子相连，剩余的未参加杂化的一个p轨道在C60球壳的外围和内腔形成球面大∏键，从而具有芳香性。
墨汁的主要成分是骨胶和炭黑 炭黑是一种无定形碳
无定形碳指木炭、焦炭、骨炭、糖炭、活性炭和炭黑等。除骨炭含碳在10%左右以外，其余主要成分都是单质碳。煤炭是天然存在的无定形碳，其中含有一些由碳、氢、氮等组成的化合物。所谓无定形碳，并不是指这些物质存在的形状，而是指其内部结构。实际上它们的内部结构并不是真正的无定形体，而是具有和石墨一样结构的晶体，只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱而不规则，晶体形成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量杂质。
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答：
物理性质
具有吸附能力，活性炭是一种非极性吸附剂，主要成分除碳以外，还含有少量的氧、氢、硫等元素，以及水分、灰分，具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可耐强酸、强碱，能经受水侵、高温、高压而作用不被破坏。活性炭具有巨大的比表面积和特别发达的微孔，它以物理吸附为主，但由于表面氧化物的存在，也进行一些化学选择性吸附。
化学性质：
碳的单质都由碳元素组成，因而都表现出相同的碳元素的化学性质。 在常温下非常稳定，受日光照射或与水分接触，都不起变化，也不与一般化学试剂发生反应。但高温时，它的化学活泼性大大增强，表现为它的可燃性和还原性。
（1） 可燃性：
a. 在氧气中或空气中完全燃烧：生成二氧化碳并放出大量的热。
b.空气不足，燃烧不完全：除生成二氧化碳外，还会产生一氧化碳，并放热。
（2） 还原性：
a.干燥木炭粉和氧化铜均匀混合，加强热。
b.炽热的碳可使二氧化碳还原成一氧化碳。
c.炽热的碳可使水蒸汽还原。
物理性质
具有吸附能力，活性炭是一种非极性吸附剂，主要成分除碳以外，还含有少量的氧、氢、硫等元素，以及水分、灰分，具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可耐强酸、强碱，能经受水侵、高温、高压而作用不被破坏。活性炭具有巨大的比表面积和特别发达的微孔，它以物理吸附为主，但由于表面氧化物的存在，也进行一些化学选择性吸附。
化学性质：
碳的单质都由碳元素组成，因而都表现出相同的碳元素的化学性质。 在常温下非常稳定，受日光照射或与水分接触，都不起变化，也不与一般化学试剂发生反应。但高温时，它的化学活泼性大大增强，表现为它的可燃性和还原性。
（1） 可燃性：
a. 在氧气中或空气中完全燃烧：生成二氧化碳并放出大量的热。
b.空气不足，燃烧不完全：除生成二氧化碳外，还会产生一氧化碳，并放热。
（2） 还原性：
a.干燥木炭粉和氧化铜均匀混合，加强热。
b.炽热的碳可使二氧化碳还原成一氧化碳。
c.炽热的碳可使水蒸汽还原。
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1.碳怎样存在在下列物质中。墨汁、普通木头、金刚石、耐储存的木头（比如建造千年古刹的木材）、活性炭。
答：单质。
2.在化学反应中，碳喜欢和什么元素结合、和什么元素排斥，结合和排斥的优先顺序是什么。
答：碳习惯和氧化性强的元素结合，与还原性强的元素排斥。借合与排斥的先后顺序是：该元素的氧化性越强，越容易与碳结合。该元素的还原性越强，越与碳元素向排斥。
3.怎样制造纳米碳。
纳米碳包括C60，碳纳米管，纳米棒等。合成方法有很多种，例如：电弧放电法，激光蒸发法，气相沉积法等。
答：单质。
2.在化学反应中，碳喜欢和什么元素结合、和什么元素排斥，结合和排斥的优先顺序是什么。
答：碳习惯和氧化性强的元素结合，与还原性强的元素排斥。借合与排斥的先后顺序是：该元素的氧化性越强，越容易与碳结合。该元素的还原性越强，越与碳元素向排斥。
3.怎样制造纳米碳。
纳米碳包括C60，碳纳米管，纳米棒等。合成方法有很多种，例如：电弧放电法，激光蒸发法，气相沉积法等。
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1错！！！
普通木头耐储存的木头中都是有机化合物存在的！！！例如纤维素，淀粉等等。
植物吸收空气中的二氧化碳然后光合作用形成有机物，怎么会形成炭单质呢？
2。讨论这个问题没什么意义，炭有正价，也有负价。
3纳米碳包括C60，碳纳米管，纳米棒等。合成方法有很多种，例如：电弧放电法，激光蒸发法，气相沉积法等
普通木头耐储存的木头中都是有机化合物存在的！！！例如纤维素，淀粉等等。
植物吸收空气中的二氧化碳然后光合作用形成有机物，怎么会形成炭单质呢？
2。讨论这个问题没什么意义，炭有正价，也有负价。
3纳米碳包括C60，碳纳米管，纳米棒等。合成方法有很多种，例如：电弧放电法，激光蒸发法，气相沉积法等
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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。它的化学符号是C，它的原子序数是6，电子构型为[He]2s22p2。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。
原子体积:(立方厘米/摩尔)
4.58
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
地壳中含量：（ppm）
480
拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加表固体非金属元素的石字旁构成，从 炭字音。
性状
碳单质通常是无臭无味的固体。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构，外观、密度、熔点等各自不同。 碳的单质已知以多种同素异形体的形式存在：
石墨
莫氏硬度：石墨1-2 金刚石 10
金刚石
氧化态：
Main C-4, C+2, C+4
Other
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
热导率: W/(m·K)
(graphite) 119-165
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
富勒烯（Fullerenes，也被称为巴基球）
无定形碳（Amorphous，不是真的异形体,内部结构是石墨）
碳纳米管（Carbon nanotube）
六方金刚石（Lonsdaleite，与金刚石有相同的键型，但原子以六边形排列，也被称为六角金刚石）
赵石墨（Chaoite，石墨与陨石碰撞时产生，具有六边形图案的原子排列）
汞黝矿结构（Schwarzite，由于有七边形的出现，六边形层被扭曲到“负曲率”鞍形中的假想结构）
纤维碳（Filamentous carbon，小片堆成长链而形成的纤维）
碳气凝胶（Carbon aerogels，密度极小的多孔结构，类似于熟知的硅气凝胶）
碳纳米泡沫（Carbon nanofoam，蛛网状，有分形结构，密度是碳气凝胶的百分之一，有铁磁性）
最常见的两种单质是高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨，它们晶体结构和键型都不同。金刚石每个碳都是四面体4配位，类似脂肪族化合物；石墨每个碳都是三角形3配位，可以看作无限个苯环稠合起来。
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。
同位素
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的半衰期长达五千多年，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。
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。
化合物
碳的化合物中，只有以下化合物属于无机物：
碳的氧化物、硫化物：一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、二硫化碳(CS2)、碳酸盐、碳酸氢盐、氰一系列拟卤素及其拟卤化物、拟卤酸盐：氰(CN)2、氧氰，硫氰。
其它含碳化合物都是有机化合物。由于碳原子形成的键都比较稳定，有机化合物中碳的个数、排列以及取代基的种类、位置都具有高度的随意性，因此造成了有机物数量极其繁多这一现象，目前人类发现的化合物中有机物占绝大多数。有机物的性质与无机物大不相同，它们一般可燃、不易溶于水，反应机理复杂，现已形成一门独立的分科 有机化学。
分布
碳存在于自然界中(如以金刚石和石墨形式)，是煤、石油、沥青、石灰石和其它碳酸盐以及一切有机化合物的最主要的成分，在地壳中的含量约0.027%。碳是占生物体干重比例最多的一种元素。碳还以二氧化碳的形式在地球上循环于大气层与平流层。
在大多数的天体及其大气层中都存在有碳。
发现
金刚石和石墨史前人类就已经知道。 富勒烯则于1985年被发现，此后又发现了一系列排列方式不同的碳单质。
同位素碳14由美国科学家马丁·卡门和塞缪尔·鲁宾于1940年发现。
单质的精炼
金刚石
金刚石即钻石可以找到集中的块状矿藏，开采出来时一般都有杂质。用另外的钻石粉末将杂质削去，并打磨成形，即得成品。一般在切削、打磨过程中要损耗掉一半的质量。
石墨
用途
在工业上和医药上，碳和它的化合物用途极为广泛。
测量古物中碳14的含量，可以得知其年代，这叫做碳14断代法。
石墨可以直接用作炭笔，也可以与粘土按一定比例混合做成不同硬度的铅芯。金刚石除了装饰之外，还可使切削用具更锋利。无定形碳由于具有极大的表面积，被用来吸收毒气、废气。富勒烯和碳纳米管则对纳米技术极为有用。
碳是生铁、熟铁和钢的成分之一，在生铁中的质量分数为2%~4.3%，在钢中的质量分数为0.03%~2%。
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。
理化特性
总体特性
元素名称：碳
元素符号：C
元素类型：非金属
元素原子量：12．01
质子数：6
中子数：7
原子序数：6
所属周期：2
所属族数：IVA
电子层分布：2－4
密度、硬度 密度为3.513 g/cm3(金刚石)、2.260 g/cm3(石墨)（20 ℃)、
0.5 (石墨)
10.0 (钻石)
颜色和外表 黑色（石墨）
无色（钻石）
地壳含量 无数据
原子属性
原子量 12.0107 原子量单位
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 [氦]2s22p2
电子在每能级的排布 2，4
氧化价（氧化物） 4，3,2（弱酸性）
晶体结构 六方（石墨）
立方（钻石）
物理属性
物质状态 固态（反磁性）
熔点 熔点约为3 550 ℃（金刚石）
沸点 沸点约为4 827 ℃（升华）
摩尔体积 5.29×10-6m3/mol
汽化热 355.8 kJ/mol（升华）
熔化热 无数据（升华）
蒸气压 0 帕
声速 18350 m/s
其他性质
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
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV 衰变产物
12C 98.9 % 稳定
13C 1.1 % 稳定
14C 微量 5730年 β衰变 0.156 14N
在没有特别注明的情况下使用的是
国际标准基准单位单位和标准气温和气压
碳,原子序数6,原子量12.011。元素名来源拉丁文，愿意是“炭”。碳是自然界中分布很广的元素之一，在地壳中的含量约0.27%。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。
原子体积:(立方厘米/摩尔)
4.58
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
地壳中含量：（ppm）
480
拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加表固体非金属元素的石字旁构成，从 炭字音。
性状
碳单质通常是无臭无味的固体。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构，外观、密度、熔点等各自不同。 碳的单质已知以多种同素异形体的形式存在：
石墨
莫氏硬度：石墨1-2 金刚石 10
金刚石
氧化态：
Main C-4, C+2, C+4
Other
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
热导率: W/(m·K)
(graphite) 119-165
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
富勒烯（Fullerenes，也被称为巴基球）
无定形碳（Amorphous，不是真的异形体,内部结构是石墨）
碳纳米管（Carbon nanotube）
六方金刚石（Lonsdaleite，与金刚石有相同的键型，但原子以六边形排列，也被称为六角金刚石）
赵石墨（Chaoite，石墨与陨石碰撞时产生，具有六边形图案的原子排列）
汞黝矿结构（Schwarzite，由于有七边形的出现，六边形层被扭曲到“负曲率”鞍形中的假想结构）
纤维碳（Filamentous carbon，小片堆成长链而形成的纤维）
碳气凝胶（Carbon aerogels，密度极小的多孔结构，类似于熟知的硅气凝胶）
碳纳米泡沫（Carbon nanofoam，蛛网状，有分形结构，密度是碳气凝胶的百分之一，有铁磁性）
最常见的两种单质是高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨，它们晶体结构和键型都不同。金刚石每个碳都是四面体4配位，类似脂肪族化合物；石墨每个碳都是三角形3配位，可以看作无限个苯环稠合起来。
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。
同位素
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的半衰期长达五千多年，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。
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。
化合物
碳的化合物中，只有以下化合物属于无机物：
碳的氧化物、硫化物：一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、二硫化碳(CS2)、碳酸盐、碳酸氢盐、氰一系列拟卤素及其拟卤化物、拟卤酸盐：氰(CN)2、氧氰，硫氰。
其它含碳化合物都是有机化合物。由于碳原子形成的键都比较稳定，有机化合物中碳的个数、排列以及取代基的种类、位置都具有高度的随意性，因此造成了有机物数量极其繁多这一现象，目前人类发现的化合物中有机物占绝大多数。有机物的性质与无机物大不相同，它们一般可燃、不易溶于水，反应机理复杂，现已形成一门独立的分科 有机化学。
分布
碳存在于自然界中(如以金刚石和石墨形式)，是煤、石油、沥青、石灰石和其它碳酸盐以及一切有机化合物的最主要的成分，在地壳中的含量约0.027%。碳是占生物体干重比例最多的一种元素。碳还以二氧化碳的形式在地球上循环于大气层与平流层。
在大多数的天体及其大气层中都存在有碳。
发现
金刚石和石墨史前人类就已经知道。 富勒烯则于1985年被发现，此后又发现了一系列排列方式不同的碳单质。
同位素碳14由美国科学家马丁·卡门和塞缪尔·鲁宾于1940年发现。
单质的精炼
金刚石
金刚石即钻石可以找到集中的块状矿藏，开采出来时一般都有杂质。用另外的钻石粉末将杂质削去，并打磨成形，即得成品。一般在切削、打磨过程中要损耗掉一半的质量。
石墨
用途
在工业上和医药上，碳和它的化合物用途极为广泛。
测量古物中碳14的含量，可以得知其年代，这叫做碳14断代法。
石墨可以直接用作炭笔，也可以与粘土按一定比例混合做成不同硬度的铅芯。金刚石除了装饰之外，还可使切削用具更锋利。无定形碳由于具有极大的表面积，被用来吸收毒气、废气。富勒烯和碳纳米管则对纳米技术极为有用。
碳是生铁、熟铁和钢的成分之一，在生铁中的质量分数为2%~4.3%，在钢中的质量分数为0.03%~2%。
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。
理化特性
总体特性
元素名称：碳
元素符号：C
元素类型：非金属
元素原子量：12．01
质子数：6
中子数：7
原子序数：6
所属周期：2
所属族数：IVA
电子层分布：2－4
密度、硬度 密度为3.513 g/cm3(金刚石)、2.260 g/cm3(石墨)（20 ℃)、
0.5 (石墨)
10.0 (钻石)
颜色和外表 黑色（石墨）
无色（钻石）
地壳含量 无数据
原子属性
原子量 12.0107 原子量单位
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 [氦]2s22p2
电子在每能级的排布 2，4
氧化价（氧化物） 4，3,2（弱酸性）
晶体结构 六方（石墨）
立方（钻石）
物理属性
物质状态 固态（反磁性）
熔点 熔点约为3 550 ℃（金刚石）
沸点 沸点约为4 827 ℃（升华）
摩尔体积 5.29×10-6m3/mol
汽化热 355.8 kJ/mol（升华）
熔化热 无数据（升华）
蒸气压 0 帕
声速 18350 m/s
其他性质
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
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV 衰变产物
12C 98.9 % 稳定
13C 1.1 % 稳定
14C 微量 5730年 β衰变 0.156 14N
在没有特别注明的情况下使用的是
国际标准基准单位单位和标准气温和气压
碳,原子序数6,原子量12.011。元素名来源拉丁文，愿意是“炭”。碳是自然界中分布很广的元素之一，在地壳中的含量约0.27%。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。
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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。它的化学符号是C，它的原子序数是6，电子构型为[He]2s22p2。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。
原子体积:(立方厘米/摩尔)
4.58
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
地壳中含量：（ppm）
480
拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加表固体非金属元素的石字旁构成，从 炭字音。
性状
碳单质通常是无臭无味的固体。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构，外观、密度、熔点等各自不同。 碳的单质已知以多种同素异形体的形式存在：
石墨
莫氏硬度：石墨1-2 金刚石 10
金刚石
氧化态：
Main C-4, C+2, C+4
Other
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
热导率: W/(m·K)
(graphite) 119-165
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
富勒烯（Fullerenes，也被称为巴基球）
无定形碳（Amorphous，不是真的异形体,内部结构是石墨）
碳纳米管（Carbon nanotube）
六方金刚石（Lonsdaleite，与金刚石有相同的键型，但原子以六边形排列，也被称为六角金刚石）
赵石墨（Chaoite，石墨与陨石碰撞时产生，具有六边形图案的原子排列）
汞黝矿结构（Schwarzite，由于有七边形的出现，六边形层被扭曲到“负曲率”鞍形中的假想结构）
纤维碳（Filamentous carbon，小片堆成长链而形成的纤维）
碳气凝胶（Carbon aerogels，密度极小的多孔结构，类似于熟知的硅气凝胶）
碳纳米泡沫（Carbon nanofoam，蛛网状，有分形结构，密度是碳气凝胶的百分之一，有铁磁性）
最常见的两种单质是高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨，它们晶体结构和键型都不同。金刚石每个碳都是四面体4配位，类似脂肪族化合物；石墨每个碳都是三角形3配位，可以看作无限个苯环稠合起来。
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。
同位素
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的半衰期长达五千多年，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。
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。
化合物
碳的化合物中，只有以下化合物属于无机物：
碳的氧化物、硫化物：一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、二硫化碳(CS2)、碳酸盐、碳酸氢盐、氰一系列拟卤素及其拟卤化物、拟卤酸盐：氰(CN)2、氧氰，硫氰。
其它含碳化合物都是有机化合物。由于碳原子形成的键都比较稳定，有机化合物中碳的个数、排列以及取代基的种类、位置都具有高度的随意性，因此造成了有机物数量极其繁多这一现象，目前人类发现的化合物中有机物占绝大多数。有机物的性质与无机物大不相同，它们一般可燃、不易溶于水，反应机理复杂，现已形成一门独立的分科 有机化学。
分布
碳存在于自然界中(如以金刚石和石墨形式)，是煤、石油、沥青、石灰石和其它碳酸盐以及一切有机化合物的最主要的成分，在地壳中的含量约0.027%。碳是占生物体干重比例最多的一种元素。碳还以二氧化碳的形式在地球上循环于大气层与平流层。
在大多数的天体及其大气层中都存在有碳。
发现
金刚石和石墨史前人类就已经知道。 富勒烯则于1985年被发现，此后又发现了一系列排列方式不同的碳单质。
同位素碳14由美国科学家马丁·卡门和塞缪尔·鲁宾于1940年发现。
单质的精炼
金刚石
金刚石即钻石可以找到集中的块状矿藏，开采出来时一般都有杂质。用另外的钻石粉末将杂质削去，并打磨成形，即得成品。一般在切削、打磨过程中要损耗掉一半的质量。
石墨
用途
在工业上和医药上，碳和它的化合物用途极为广泛。
测量古物中碳14的含量，可以得知其年代，这叫做碳14断代法。
石墨可以直接用作炭笔，也可以与粘土按一定比例混合做成不同硬度的铅芯。金刚石除了装饰之外，还可使切削用具更锋利。无定形碳由于具有极大的表面积，被用来吸收毒气、废气。富勒烯和碳纳米管则对纳米技术极为有用。
碳是钢的成分之一。
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。
理化特性
总体特性
元素名称：碳
元素符号：C
元素类型：非金属
元素原子量：12．01
质子数：6
中子数：7
原子序数：6
所属周期：2
所属族数：IVA
电子层分布：2－4
密度、硬度 密度为3.513 g/cm3(金刚石)、2.260 g/cm3(石墨)（20 ℃)、
0.5 (石墨)
10.0 (钻石)
颜色和外表 黑色（石墨）
无色（钻石）
地壳含量 无数据
原子属性
原子量 12.0107 原子量单位
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 [氦]2s22p2
电子在每能级的排布 2，4
氧化价（氧化物） 4，3,2（弱酸性）
晶体结构 六方（石墨）
立方（钻石）
物理属性
物质状态 固态（反磁性）
熔点 熔点约为3 550 ℃（金刚石）
沸点 沸点约为4 827 ℃（升华）
摩尔体积 5.29×10-6m3/mol
汽化热 355.8 kJ/mol（升华）
熔化热 无数据（升华）
蒸气压 0 帕
声速 18350 m/s
其他性质
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
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV 衰变产物
12C 98.9 % 稳定
13C 1.1 % 稳定
14C 微量 5730年 β衰变 0.156 14N
在没有特别注明的情况下使用的是
国际标准基准单位单位和标准气温和气压
碳,原子序数6,原子量12.011。元素名来源拉丁文，愿意是“炭”。碳是自然界中分布很广的元素之一，在地壳中的含量约0.27%。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。原子体积:(立方厘米/摩尔)
4.58
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
地壳中含量：（ppm）
480
拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加表固体非金属元素的石字旁构成，从 炭字音。
性状
碳单质通常是无臭无味的固体。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构，外观、密度、熔点等各自不同。 碳的单质已知以多种同素异形体的形式存在：
石墨
莫氏硬度：石墨1-2 金刚石 10
金刚石
氧化态：
Main C-4, C+2, C+4
Other
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
热导率: W/(m·K)
(graphite) 119-165
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
富勒烯（Fullerenes，也被称为巴基球）
无定形碳（Amorphous，不是真的异形体,内部结构是石墨）
碳纳米管（Carbon nanotube）
六方金刚石（Lonsdaleite，与金刚石有相同的键型，但原子以六边形排列，也被称为六角金刚石）
赵石墨（Chaoite，石墨与陨石碰撞时产生，具有六边形图案的原子排列）
汞黝矿结构（Schwarzite，由于有七边形的出现，六边形层被扭曲到“负曲率”鞍形中的假想结构）
纤维碳（Filamentous carbon，小片堆成长链而形成的纤维）
碳气凝胶（Carbon aerogels，密度极小的多孔结构，类似于熟知的硅气凝胶）
碳纳米泡沫（Carbon nanofoam，蛛网状，有分形结构，密度是碳气凝胶的百分之一，有铁磁性）
最常见的两种单质是高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨，它们晶体结构和键型都不同。金刚石每个碳都是四面体4配位，类似脂肪族化合物；石墨每个碳都是三角形3配位，可以看作无限个苯环稠合起来。
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。
同位素
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的半衰期长达五千多年，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。
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。
化合物
碳的化合物中，只有以下化合物属于无机物：
碳的氧化物、硫化物：一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、二硫化碳(CS2)、碳酸盐、碳酸氢盐、氰一系列拟卤素及其拟卤化物、拟卤酸盐：氰(CN)2、氧氰，硫氰。
其它含碳化合物都是有机化合物。由于碳原子形成的键都比较稳定，有机化合物中碳的个数、排列以及取代基的种类、位置都具有高度的随意性，因此造成了有机物数量极其繁多这一现象，目前人类发现的化合物中有机物占绝大多数。有机物的性质与无机物大不相同，它们一般可燃、不易溶于水，反应机理复杂，现已形成一门独立的分科 有机化学。
分布
碳存在于自然界中(如以金刚石和石墨形式)，是煤、石油、沥青、石灰石和其它碳酸盐以及一切有机化合物的最主要的成分，在地壳中的含量约0.027%。碳是占生物体干重比例最多的一种元素。碳还以二氧化碳的形式在地球上循环于大气层与平流层。
在大多数的天体及其大气层中都存在有碳。
发现
金刚石和石墨史前人类就已经知道。 富勒烯则于1985年被发现，此后又发现了一系列排列方式不同的碳单质。
同位素碳14由美国科学家马丁·卡门和塞缪尔·鲁宾于1940年发现。
单质的精炼
金刚石
金刚石即钻石可以找到集中的块状矿藏，开采出来时一般都有杂质。用另外的钻石粉末将杂质削去，并打磨成形，即得成品。一般在切削、打磨过程中要损耗掉一半的质量。
石墨
用途
在工业上和医药上，碳和它的化合物用途极为广泛。
测量古物中碳14的含量，可以得知其年代，这叫做碳14断代法。
石墨可以直接用作炭笔，也可以与粘土按一定比例混合做成不同硬度的铅芯。金刚石除了装饰之外，还可使切削用具更锋利。无定形碳由于具有极大的表面积，被用来吸收毒气、废气。富勒烯和碳纳米管则对纳米技术极为有用。
碳是生铁、熟铁和钢的成分之一，在生铁中的质量分数为2%~4.3%，在钢中的质量分数为0.03%~2%。
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。
理化特性
总体特性
元素名称：碳
元素符号：C
元素类型：非金属
元素原子量：12．01
质子数：6
中子数：7
原子序数：6
所属周期：2
所属族数：IVA
电子层分布：2－4
密度、硬度 密度为3.513 g/cm3(金刚石)、2.260 g/cm3(石墨)（20 ℃)、
0.5 (石墨)
10.0 (钻石)
颜色和外表 黑色（石墨）
无色（钻石）
地壳含量 无数据
原子属性
原子量 12.0107 原子量单位
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 [氦]2s22p2
电子在每能级的排布 2，4
氧化价（氧化物） 4，3,2（弱酸性）
晶体结构 六方（石墨）
立方（钻石）
物理属性
物质状态 固态（反磁性）
熔点 熔点约为3 550 ℃（金刚石）
沸点 沸点约为4 827 ℃（升华）
摩尔体积 5.29×10-6m3/mol
汽化热 355.8 kJ/mol（升华）
熔化热 无数据（升华）
蒸气压 0 帕
声速 18350 m/s
其他性质
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
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV 衰变产物
12C 98.9 % 稳定
13C 1.1 % 稳定
14C 微量 5730年 β衰变 0.156 14N
在没有特别注明的情况下使用的是
国际标准基准单位单位和标准气温和气压
碳,原子序数6,原子量12.011。元素名来源拉丁文，愿意是“炭”。碳是自然界中分布很广的元素之一，在地壳中的含量约0.27%。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。
回答者：zhuhz - 经理 四级 2-6 09:39
1.碳怎样存在在下列物质中。墨汁、普通木头、金刚石、耐储存的木头（比如建造千年古刹的木材）、活性炭。
答:墨汁、活性炭、耐储存的木头、普通木头中的碳是木炭，是木材或木质原料经过不完全燃烧,或者在隔绝空气的条件下热解,所残留的深褐色或黑色多孔固体，是含碳高的化合物或混合物。金刚石是碳单质。
2.在化学反应中，碳喜欢和什么元素结合、和什么元素排斥，结合和排斥的优先顺序是什么。
答：结合 1 碳取正价，（由易到难）：F CL O ... 2
碳取负价，（由易到难）：（与活泼金属形成例如CaC2的物质） H Si ...
3.怎样制造纳米碳。（这问题对高考无用）
答：合成方法有很多种，例如：电弧放电法，激光蒸发法，气相沉积法等
原子体积:(立方厘米/摩尔)
4.58
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
地壳中含量：（ppm）
480
拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加表固体非金属元素的石字旁构成，从 炭字音。
性状
碳单质通常是无臭无味的固体。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构，外观、密度、熔点等各自不同。 碳的单质已知以多种同素异形体的形式存在：
石墨
莫氏硬度：石墨1-2 金刚石 10
金刚石
氧化态：
Main C-4, C+2, C+4
Other
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
热导率: W/(m·K)
(graphite) 119-165
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
富勒烯（Fullerenes，也被称为巴基球）
无定形碳（Amorphous，不是真的异形体,内部结构是石墨）
碳纳米管（Carbon nanotube）
六方金刚石（Lonsdaleite，与金刚石有相同的键型，但原子以六边形排列，也被称为六角金刚石）
赵石墨（Chaoite，石墨与陨石碰撞时产生，具有六边形图案的原子排列）
汞黝矿结构（Schwarzite，由于有七边形的出现，六边形层被扭曲到“负曲率”鞍形中的假想结构）
纤维碳（Filamentous carbon，小片堆成长链而形成的纤维）
碳气凝胶（Carbon aerogels，密度极小的多孔结构，类似于熟知的硅气凝胶）
碳纳米泡沫（Carbon nanofoam，蛛网状，有分形结构，密度是碳气凝胶的百分之一，有铁磁性）
最常见的两种单质是高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨，它们晶体结构和键型都不同。金刚石每个碳都是四面体4配位，类似脂肪族化合物；石墨每个碳都是三角形3配位，可以看作无限个苯环稠合起来。
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。
同位素
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的半衰期长达五千多年，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。
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。
化合物
碳的化合物中，只有以下化合物属于无机物：
碳的氧化物、硫化物：一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、二硫化碳(CS2)、碳酸盐、碳酸氢盐、氰一系列拟卤素及其拟卤化物、拟卤酸盐：氰(CN)2、氧氰，硫氰。
其它含碳化合物都是有机化合物。由于碳原子形成的键都比较稳定，有机化合物中碳的个数、排列以及取代基的种类、位置都具有高度的随意性，因此造成了有机物数量极其繁多这一现象，目前人类发现的化合物中有机物占绝大多数。有机物的性质与无机物大不相同，它们一般可燃、不易溶于水，反应机理复杂，现已形成一门独立的分科 有机化学。
分布
碳存在于自然界中(如以金刚石和石墨形式)，是煤、石油、沥青、石灰石和其它碳酸盐以及一切有机化合物的最主要的成分，在地壳中的含量约0.027%。碳是占生物体干重比例最多的一种元素。碳还以二氧化碳的形式在地球上循环于大气层与平流层。
在大多数的天体及其大气层中都存在有碳。
发现
金刚石和石墨史前人类就已经知道。 富勒烯则于1985年被发现，此后又发现了一系列排列方式不同的碳单质。
同位素碳14由美国科学家马丁·卡门和塞缪尔·鲁宾于1940年发现。
单质的精炼
金刚石
金刚石即钻石可以找到集中的块状矿藏，开采出来时一般都有杂质。用另外的钻石粉末将杂质削去，并打磨成形，即得成品。一般在切削、打磨过程中要损耗掉一半的质量。
石墨
用途
在工业上和医药上，碳和它的化合物用途极为广泛。
测量古物中碳14的含量，可以得知其年代，这叫做碳14断代法。
石墨可以直接用作炭笔，也可以与粘土按一定比例混合做成不同硬度的铅芯。金刚石除了装饰之外，还可使切削用具更锋利。无定形碳由于具有极大的表面积，被用来吸收毒气、废气。富勒烯和碳纳米管则对纳米技术极为有用。
碳是钢的成分之一。
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。
理化特性
总体特性
元素名称：碳
元素符号：C
元素类型：非金属
元素原子量：12．01
质子数：6
中子数：7
原子序数：6
所属周期：2
所属族数：IVA
电子层分布：2－4
密度、硬度 密度为3.513 g/cm3(金刚石)、2.260 g/cm3(石墨)（20 ℃)、
0.5 (石墨)
10.0 (钻石)
颜色和外表 黑色（石墨）
无色（钻石）
地壳含量 无数据
原子属性
原子量 12.0107 原子量单位
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 [氦]2s22p2
电子在每能级的排布 2，4
氧化价（氧化物） 4，3,2（弱酸性）
晶体结构 六方（石墨）
立方（钻石）
物理属性
物质状态 固态（反磁性）
熔点 熔点约为3 550 ℃（金刚石）
沸点 沸点约为4 827 ℃（升华）
摩尔体积 5.29×10-6m3/mol
汽化热 355.8 kJ/mol（升华）
熔化热 无数据（升华）
蒸气压 0 帕
声速 18350 m/s
其他性质
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
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV 衰变产物
12C 98.9 % 稳定
13C 1.1 % 稳定
14C 微量 5730年 β衰变 0.156 14N
在没有特别注明的情况下使用的是
国际标准基准单位单位和标准气温和气压
碳,原子序数6,原子量12.011。元素名来源拉丁文，愿意是“炭”。碳是自然界中分布很广的元素之一，在地壳中的含量约0.27%。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。原子体积:(立方厘米/摩尔)
4.58
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
地壳中含量：（ppm）
480
拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加表固体非金属元素的石字旁构成，从 炭字音。
性状
碳单质通常是无臭无味的固体。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构，外观、密度、熔点等各自不同。 碳的单质已知以多种同素异形体的形式存在：
石墨
莫氏硬度：石墨1-2 金刚石 10
金刚石
氧化态：
Main C-4, C+2, C+4
Other
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
热导率: W/(m·K)
(graphite) 119-165
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
富勒烯（Fullerenes，也被称为巴基球）
无定形碳（Amorphous，不是真的异形体,内部结构是石墨）
碳纳米管（Carbon nanotube）
六方金刚石（Lonsdaleite，与金刚石有相同的键型，但原子以六边形排列，也被称为六角金刚石）
赵石墨（Chaoite，石墨与陨石碰撞时产生，具有六边形图案的原子排列）
汞黝矿结构（Schwarzite，由于有七边形的出现，六边形层被扭曲到“负曲率”鞍形中的假想结构）
纤维碳（Filamentous carbon，小片堆成长链而形成的纤维）
碳气凝胶（Carbon aerogels，密度极小的多孔结构，类似于熟知的硅气凝胶）
碳纳米泡沫（Carbon nanofoam，蛛网状，有分形结构，密度是碳气凝胶的百分之一，有铁磁性）
最常见的两种单质是高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨，它们晶体结构和键型都不同。金刚石每个碳都是四面体4配位，类似脂肪族化合物；石墨每个碳都是三角形3配位，可以看作无限个苯环稠合起来。
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。
同位素
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的半衰期长达五千多年，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。
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。
化合物
碳的化合物中，只有以下化合物属于无机物：
碳的氧化物、硫化物：一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、二硫化碳(CS2)、碳酸盐、碳酸氢盐、氰一系列拟卤素及其拟卤化物、拟卤酸盐：氰(CN)2、氧氰，硫氰。
其它含碳化合物都是有机化合物。由于碳原子形成的键都比较稳定，有机化合物中碳的个数、排列以及取代基的种类、位置都具有高度的随意性，因此造成了有机物数量极其繁多这一现象，目前人类发现的化合物中有机物占绝大多数。有机物的性质与无机物大不相同，它们一般可燃、不易溶于水，反应机理复杂，现已形成一门独立的分科 有机化学。
分布
碳存在于自然界中(如以金刚石和石墨形式)，是煤、石油、沥青、石灰石和其它碳酸盐以及一切有机化合物的最主要的成分，在地壳中的含量约0.027%。碳是占生物体干重比例最多的一种元素。碳还以二氧化碳的形式在地球上循环于大气层与平流层。
在大多数的天体及其大气层中都存在有碳。
发现
金刚石和石墨史前人类就已经知道。 富勒烯则于1985年被发现，此后又发现了一系列排列方式不同的碳单质。
同位素碳14由美国科学家马丁·卡门和塞缪尔·鲁宾于1940年发现。
单质的精炼
金刚石
金刚石即钻石可以找到集中的块状矿藏，开采出来时一般都有杂质。用另外的钻石粉末将杂质削去，并打磨成形，即得成品。一般在切削、打磨过程中要损耗掉一半的质量。
石墨
用途
在工业上和医药上，碳和它的化合物用途极为广泛。
测量古物中碳14的含量，可以得知其年代，这叫做碳14断代法。
石墨可以直接用作炭笔，也可以与粘土按一定比例混合做成不同硬度的铅芯。金刚石除了装饰之外，还可使切削用具更锋利。无定形碳由于具有极大的表面积，被用来吸收毒气、废气。富勒烯和碳纳米管则对纳米技术极为有用。
碳是生铁、熟铁和钢的成分之一，在生铁中的质量分数为2%~4.3%，在钢中的质量分数为0.03%~2%。
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。
理化特性
总体特性
元素名称：碳
元素符号：C
元素类型：非金属
元素原子量：12．01
质子数：6
中子数：7
原子序数：6
所属周期：2
所属族数：IVA
电子层分布：2－4
密度、硬度 密度为3.513 g/cm3(金刚石)、2.260 g/cm3(石墨)（20 ℃)、
0.5 (石墨)
10.0 (钻石)
颜色和外表 黑色（石墨）
无色（钻石）
地壳含量 无数据
原子属性
原子量 12.0107 原子量单位
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 [氦]2s22p2
电子在每能级的排布 2，4
氧化价（氧化物） 4，3,2（弱酸性）
晶体结构 六方（石墨）
立方（钻石）
物理属性
物质状态 固态（反磁性）
熔点 熔点约为3 550 ℃（金刚石）
沸点 沸点约为4 827 ℃（升华）
摩尔体积 5.29×10-6m3/mol
汽化热 355.8 kJ/mol（升华）
熔化热 无数据（升华）
蒸气压 0 帕
声速 18350 m/s
其他性质
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
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV 衰变产物
12C 98.9 % 稳定
13C 1.1 % 稳定
14C 微量 5730年 β衰变 0.156 14N
在没有特别注明的情况下使用的是
国际标准基准单位单位和标准气温和气压
碳,原子序数6,原子量12.011。元素名来源拉丁文，愿意是“炭”。碳是自然界中分布很广的元素之一，在地壳中的含量约0.27%。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。
回答者：zhuhz - 经理 四级 2-6 09:39
1.碳怎样存在在下列物质中。墨汁、普通木头、金刚石、耐储存的木头（比如建造千年古刹的木材）、活性炭。
答:墨汁、活性炭、耐储存的木头、普通木头中的碳是木炭，是木材或木质原料经过不完全燃烧,或者在隔绝空气的条件下热解,所残留的深褐色或黑色多孔固体，是含碳高的化合物或混合物。金刚石是碳单质。
2.在化学反应中，碳喜欢和什么元素结合、和什么元素排斥，结合和排斥的优先顺序是什么。
答：结合 1 碳取正价，（由易到难）：F CL O ... 2
碳取负价，（由易到难）：（与活泼金属形成例如CaC2的物质） H Si ...
3.怎样制造纳米碳。（这问题对高考无用）
答：合成方法有很多种，例如：电弧放电法，激光蒸发法，气相沉积法等
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