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碳12是什么東西呀？它有什么性質？

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碳12是什么東西呀？它有什么性質？

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碳是一種非金屬元素，位于元素周期表的第二周期IVA族 。它的化學符號是C，它的原子序數是6，電子構型為[He]2s22p2 。碳是一種很常見的元素，它以多種形式廣泛存在于大氣和地殼之中 。碳單質很早就被人認識和利用，碳的一系列化合物——有機物更是生命的根本 。
原子體積:(立方厘米/摩爾)
4.58
元素在太陽中的含量:(ppm)
3000
元素在海水中的含量:(ppm)
太平洋表面 23
地殼中含量：（ppm）
480
拉丁語為Carbonium，意為“煤，木炭” 。漢字“碳”字由木炭的“炭”字加表固體非金屬元素的石字旁構成，從 炭字音 。
性狀
碳單質通常是無臭無味的固體 。單質碳的物理和化學性質取決于它的晶體結構，外觀、密度、熔點等各自不同 。碳的單質已知以多種同素異形體的形式存在：
石墨
莫氏硬度：石墨1-2 金剛石 10
金剛石
氧化態：
MainC-4, C+2, C+4
Other
化學鍵能： (kJ /mol)
C-H411
C-C348
C=C614
C≡C839
C=N615
C≡N891
C=O745
C≡O1074
熱導率: W/(m·K)
(graphite) 119-165
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
富勒烯（Fullerenes，也被稱為巴基球）
無定形碳（Amorphous，不是真的異形體,內部結構是石墨）
碳納米管（Carbon nanotube）
六方金剛石（Lonsdaleite，與金剛石有相同的鍵型，但原子以六邊形排列，也被稱為六角金剛石）
趙石墨（Chaoite，石墨與隕石碰撞時產生，具有六邊形圖案的原子排列）
汞黝礦結構（Schwarzite，由于有七邊形的出現，六邊形層被扭曲到“負曲率”鞍形中的假想結構）
纖維碳（Filamentous carbon，小片堆成長鏈而形成的纖維）
碳氣凝膠（Carbon aerogels，密度極小的多孔結構，類似于熟知的硅氣凝膠）
碳納米泡沫（Carbon nanofoam，蛛網狀，有分形結構，密度是碳氣凝膠的百分之一，有鐵磁性）
最常見的兩種單質是高硬度的金剛石和柔軟滑膩的石墨，它們晶體結構和鍵型都不同 。金剛石每個碳都是四面體4配位，類似脂肪族化合物；石墨每個碳都是三角形3配位，可以看作無限個苯環稠合起來 。
常溫下單質碳的化學性質比較穩定，不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑 。
同位素
目前已知的同位素共有十二種，有碳8至碳19，其中碳12和碳13屬穩定型，其余的均帶放射性，當中碳14的半衰期長達五千多年，其他的均全不足半小時 。
在地球的自然界里，碳12在所有碳的含量占98.93%，碳13則有1.07% 。C的原子量取碳12、13兩種同位素豐度加權的平均值，一般計算時取12.01 。
碳12是國際單位制中定義摩爾的尺度，以12克碳12中含有的原子數為1摩爾 。碳14由于具有較長的半衰期，被廣泛用來測定古物的年代 。
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，屬于等性雜化 。這種結構完全對稱，成鍵以后是穩定的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 。烷烴的碳原子也屬于此類 。
根據需要，碳原子也可以進行sp2或sp雜化 。這兩種方式出現在成重鍵的情況下，未經雜化的p軌道垂直于雜化軌道，與鄰原子的p軌道成π鍵 。烯烴中與雙鍵相連的碳原子為sp 2雜化 。
由于sp2雜化可以使原子共面，當出現多個雙鍵時，垂直于分子平面的所有p軌道就有可能互相重疊形成共軛體系 。苯是最典型的共軛體系，它已經失去了雙鍵的一些性質 。石墨中所有的碳原子都處于一個大的共軛體系中，每一個片層有一個 。
化合物
碳的化合物中，只有以下化合物屬于無機物：
【碳12是什么東西呀？它有什么性質？】碳的氧化物、硫化物：一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、二硫化碳(CS2)、碳酸鹽、碳酸氫鹽、氰一系列擬鹵素及其擬鹵化物、擬鹵酸鹽：氰(CN)2、氧氰，硫氰 。
其它含碳化合物都是有機化合物 。由于碳原子形成的鍵都比較穩定，有機化合物中碳的個數、排列以及取代基的種類、位置都具有高度的隨意性，因此造成了有機物數量極其繁多這一現象，目前人類發現的化合物中有機物占絕大多數 。有機物的性質與無機物大不相同，它們一般可燃、不易溶于水，反應機理復雜，現已形成一門獨立的分科 有機化學 。

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