![碳12是什么东西呀?它有什么性质?](http://img.zhejianglong.com/230523/09321S637-0.png)
文章插图
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:
MainC-4, C+2, C+4
Other
化学键能: (kJ /mol)
C-H411
C-C348
C=C614
C≡C839
C=N615
C≡N891
C=O745
C≡O1074
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12是什么东西呀?它有什么性质?】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 。
推荐阅读
- 硫磺是什么意思?
- 稻花鱼指的是什么鱼?
- 一流学科是什么意思
- 普信男是什么意思百科 普信男是什么意思
- 87年出生的具体是什么命,我是农历十月初六卯时的
- 音乐表演是什么
- szd是什么意思?
- sin的倒数是什么?
- 几维鸟是什么
- 第一弹是什么意思?