物理 [元素周期表] 碳
碳 (Carbon)
基本信息
元素符号: C
原子序数: 6
原子量: 12.011
位置: 位于元素周期表第2周期、第14族（碳族）
电子构型: [He] 2s² 2p²
常见氧化态: +4, +2, -4
物理性质
碳最引人注目的特性是它拥有多种截然不同的同素异形体，其物理性质差异巨大。
同素异形体:
钻石: 原子以三维网状结构排列，是自然界中已知最硬的天然物质。它是一种电绝缘体，但却是极好的热导体。无色透明，具有高折射率。
石墨: 原子以层状结构排列，层与层之间由微弱的力连接。这使得它非常柔软，可用作润滑剂和铅笔芯。每层内的电子可以自由移动，因此石墨能导电。
无定形碳: 不具有长程有序的晶体结构，包括炭黑、木炭和活性炭。通常呈黑色粉末状，具有巨大的比表面积。
富勒烯: 由碳原子组成的球形、椭球形或管状分子。碳纳米管是其中的一员，具有极高的强度和独特的电学性质。
石墨烯: 单层石墨，仅一个原子厚度的二维材料。它是已知强度最高、导电和导热性能最好的材料之一。
化学性质
成键能力: 碳最显著的特性是它能与自身及其他元素形成大量稳定且结构多样的共价键。
反应性: 常温下碳的化学性质比较稳定，不活泼。
耐腐蚀性: 对大多数酸、碱、溶剂具有良好的耐腐蚀性。
可燃性: 在高温下能与氧气反应，生成二氧化碳或一氧化碳，并释放大量热量。
来源与分布
自然界分布: 碳在地壳和生物圈中广泛存在。
游离态: 以钻石、石墨等形式存在。
化合物形式:
大气: 二氧化碳（CO₂）。
生物体: 所有生物体的有机分子。
矿物: 碳酸钙（石灰石、大理石的主要成分）、煤、石油、天然气。
海洋: 溶解的碳酸盐和二氧化碳。
五、主要用途
碳的应用渗透到现代文明的每一个角落。
生命的基础: 构成所有有机生命体的骨架。
能源:
煤、石油和天然气是重要的能源来源。
材料:
石墨: 用于铅笔、润滑剂、电极和锂离子电池。
钻石: 用于珠宝、切割工具和磨料。
活性炭: 凭借其巨大的比表面积，广泛应用于水净化、空气过滤和脱色，用于吸附杂质。
碳纤维: 重量轻、强度高，用于制造高端体育器材和航空航天部件。
钢铁制造: 焦炭是炼铁高炉中不可或缺的还原剂和燃料来源。
日常用品:
从塑料、合成纤维到药品和食品，绝大多数合成产品都含有碳。