化學 - 碳

簡介

• 碳是一種非金屬四價元素。

• 四價意味著 - 碳提供四個電子形成共價化學鍵。

• 碳有三種自然存在的同位素 - 即¹²C、¹³C和¹⁴C。

• 其中，¹²C和¹³C是穩定的，但¹⁴C是放射性同位素。¹⁴C的半衰期約為5730年。

碳的顯著特徵

• 碳的物理性質很大程度上取決於其同素異形體。

• 碳的主要同素異形體是石墨、金剛石和無定形碳。

• 石墨是不透明的、黑色的、非常柔軟的；因此，它用於在紙上留下痕跡。

• 金剛石非常堅硬（自然界中最硬的物質）且透明。

• 石墨是良好的導電體。

• 金剛石是不良導電體。

• 碳很可能在所有元素中具有最高的昇華點。

碳的分佈

• 就質量而言，碳是宇宙中第四豐富的化學元素（僅次於氫、氦和氧）。

• 碳在太陽、恆星、彗星以及大多數行星的大氣中都大量存在。

• 碳存在於地球大氣中並溶解在水中。

• 碳氫化合物，如煤、石油和天然氣，都含有碳。

• 碳也存在於甲烷水合物中，甲烷水合物存在於極地地區和海底。

• 一些富含碳的岩石是煤、石灰石、白雲石等。

• 煤富含碳；因此，它是最大的礦物碳商業來源。

• 煤約佔化石燃料總量的4000億噸或80%。

碳的化合物

• 以下是碳的主要化合物：

  • 氰- CN₂

  • 氰化氫- HCN

  • 氰胺- CN₂H₂

  • 異氰酸- HNCO

  • 氰化氯- CNCl

  • 氯磺醯異氰酸酯- CNClO₃S

  • 氰尿醯氯- NCCl₃

  • 二硫化碳- CS₂

  • 硫化羰- OCS

  • 一硫化碳- CS

碳的用途

• 根據同素異形體，碳被用於各種應用。

• 碳是生命中最基本的元素之一，沒有它，我們就無法想象地球上的生命。

• 化石燃料，如甲烷氣體和原油（石油）、煤等，在日常生活中被使用。

• 石墨與粘土混合，用於製造鉛筆芯。

• 木炭也用作藝術作品中的繪畫材料、鍊鐵、燒烤等。

• 金剛石通常用於珠寶。

• 工業用金剛石用於切割、鑽孔和拋光工具，用於加工金屬和石頭。

• 化石碳氫化合物和碳纖維用於製造塑膠。