什么是碳元素

什么是碳元素

与碳(C)在同一纵行(也就是主族)的元素,包括:
碳（C）硅（Si）锗（Ge）锡（Sn）铅（Pb）

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。