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碳原子（carbon） 化學符號：C 元素原子量：12.011 質子數：6 原子序數：6 周期：2 族：IVA 自然產生的碳由三種同位素組成：12C和13C為穩定同位素，而14C則具放射性。其半衰期約為5,730年，是少數幾個自遠古就被發現的元素之一，是構成碳基生物的最基本元素。[1]
中文名：碳原子
英文名：carbon
化學式：C
熔 點：約為3550 ℃（金剛石）
沸 點：約為4827 ℃（升華）
元素原子量：12.011
質子數：6
周期:2
族:IVA
電子層分布:2－4
原子體積:4.58 cm3/mol
物理性質
碳原子（carbon）
化學符號：C
元素原子量：12.011
質子數：6
原子序數：6
周期：2
族：IVA
電子層分布：2－4
原子體積: 4.58 /mol
原子半徑：91pm
共價半徑：77 pm
范德華半徑： 170 pm：1s22s22p2
電子在每能級的排布： 2，4
氧化價（氧化物）： 4，3，2（弱酸性）
顏色和外表：黑色（石墨）， 無色（金剛石）
物質狀態 ：固態
熔點：約為3550 ℃（金剛石）
沸點：約為4827 ℃（升華）
摩爾體積：5.29×10-6m3/mol
元素在海水中的含量：(ppm)太平洋表面 23
元素在地殼中含量：（ppm）4800
莫氏硬度：石墨1-2 ，金剛石 10
氧化態： 主要為-4,，C+2， C+4 （還有其他氧化態）
化學鍵能： (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
晶胞參數： a = 246.4 pm b = 246.4 pm c = 671.1 pm α = 90° β = 90° γ = 120°
電離能：(kJ/ mol) M - M+ 1086.2 M+ - M2+ 2352 M2+ - M3+ 4620 M3+ - M4+ 6222 M4+ - M5+ 37827 M5+ - M6+ 47270 。
單質密度：3.513 g/ (金剛石)、2.260 g/ (石墨，20 ℃)
電負性：2.55（鮑林標度）
比熱：710 J/(kg·K)
電導率：0.061×10-6/(米歐姆)
熱導率：129 W/(m·K)第一電離能1086.5 kJ/mol 第二電離能2352.6 kJ/mol 第三電離能 4620.5 kJ/mol 第四電離能 6222.7 kJ/mol 第五電離能 37831 kJ/mol 第六電離能 47277.0 kJ/mol 。[2]
成鍵：碳原子一般是四價的，這就需要4個單電子，但是其基態只有2個單電子，所以成鍵時總是要進行雜化。最常見的雜化方式是sp3雜化，4個價電子被充分利用，平均分布在4個軌道里，屬於等性雜化。[3]
這種結構完全對稱，成鍵以後是穩定的σ鍵，而且沒有孤電子對的排斥，非常穩定。金剛石中所有碳原子都是這種以此種雜化方式成鍵。烷烴的碳原子也屬於此類。[4]
同位素：C12\C14（考古測定年代）。
構成結構：直鏈、支鏈和環狀結構。
同位素
所有碳同位素的原子都有6顆質子，但中子數各異（從2到16顆不等）。碳有兩個自然存在的穩定同位素：碳-12（ 12c ）占地球上碳的98.93%，而碳-13（ 13c ）則占剩餘的1.07%。生物體中 同位素的比率更高，因為生物化學反應會選擇性地消除 。1961年，國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）決定以碳-12同位素作為原子量單位的定義標準。核磁共振所探測的就是 。[5]
碳-14（14c ）是自然產生的放射性同位素，在地球上的豐度為一萬億分之一（0.0000000001%），主要存在於大氣層和地表礦藏中，如泥炭及其他有機物質等。碳-14以0.158 MeV能量進行β−衰變，由於半衰期只有5730年，所以該同位素在古老岩石中幾乎絕跡，但會在大氣高層（低平流層及高對流層）中經宇宙射線和氮間的反應而不斷產生。 在大氣層及生物體中的豐度幾乎守恆，但在生物體死亡後有規律地衰減，這就是放射性碳定年法的原理。該定年法可測量年齡在4萬年以下的含碳物質。
碳有15種已知同位素，其中存活時間最短的是 ，它會進行質子發射和α衰變，半衰期為1.98739x10−21秒。 同位素有核暈效應，即其半徑比密度均勻的正常球體原子核高得多
視頻
碳原子的結構
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參考文獻
- ↑ [騰弘霓，陳宗淇. 以非離子型表面活性劑形成微乳液的碳原子數相關性研究． 《 VIP 》 ， 1999]
- ↑ [夏斌華，郭幸華. SHS法合成TiC碳原子飽和度的影響因素研究． 《 VIP 》 ， 1996]
- ↑ [陶菲菲，薛寬宏，沈偉等. 碳原子線修飾電極的循環伏安行為及其對NADH的電催化作用． 《 南京師大學報(自然科學版) 》 ， 2004]
- ↑ [王中華，林英武，趙東欣等. 鏈烷烴的沸點與其分子體積及側鏈碳原子數的相關性研究． 《 CNKI;WanFang 》 ， 2010]
- ↑ [徐雯，薛寬宏，尹壽銀等. 碳原子線修飾電極對於對苯二酚電化學反應的催化作用． 《 南京師大學報(自然科學版) 》 ， 2005]