碳

碳(C),非金属化学元素第14组(IVa)元素周期表．虽然碳在自然界中广泛分布，但并不是特别丰富——它只占0.025%地球的地壳——但它形成了更多化合物比其他所有元素都要多结合．1961年同位素碳12被选为氧气作为相对的标准原子质量所有其他元素的测量。碳14，即放射性的同位素放射性碳年代测定法和放射性标记。

属性和用途

按重量计算，碳在地壳中元素丰度排名第19位，据估计碳的数量是它的3.5倍原子作为硅原子在宇宙．只有氢，氦，氧气，霓虹灯,氮在宇宙中的原子数量比碳要多。碳是氦“燃烧”的宇宙产物，其中三个氦核，原子量4、熔断器产生一个碳原子核，原子量12。

在地球的地壳中，单质碳是一个很小的成分。然而,碳化合物(即碳酸盐岩镁而且钙)形成常见矿物质(例如，菱镁矿，白云石，大理石,或石灰石）.珊瑚还有贝壳牡蛎而且蛤主要是钙碳酸盐岩．碳广泛分布于煤炭在有机化合物那构成石油，天然气，以及所有植物而且动物组织．一种叫做碳循环-涉及大气的转换二氧化碳来碳水化合物通过光合作用在植物中，消费这些碳水化合物由动物和氧化通过新陈代谢产生二氧化碳等产品，并将二氧化碳返回大气-是所有生物过程中最重要的过程之一。

碳作为一种元素是由第一个掌握的人发现的木炭从火里。因此，连同硫，铁，锡，引领，铜，汞，银,黄金，碳是其中的一个小集团由古代世界著名的元素组成。现代碳化学的发展煤，石油,天然气作为燃料和从阐明合成有机化学，两者都从19世纪以来得到了长足的发展。

碳元素以几种形式存在，每一种都有自己的物理特征。有两种定义明确的形式，钻石而且石墨它们在结构上是结晶的，但它们的物理性质不同，因为它们的结构中原子的排列不一样。第三种形式，叫做富勒烯，由各种分子完全由碳组成的球形，闭笼富勒烯被称为buckerminsterfullerenes或者“巴克球”，圆柱形富勒烯被称为纳米管。第四种形式被称为q -碳，呈晶体状，具有磁性。还有另一种形式，叫做非晶碳，没有晶体结构。其他形式，如炭黑，木炭，油烟，煤炭,可口可乐-有时被称为无定形，但是x射线检查表明，这些物质确实具有低结晶度。金刚石和石墨在地球上是天然存在的，它们也可以人工合成;它们在化学上是惰性的，但会与氧气在高温度，就像无定形碳则不然。1985年，富勒烯作为一种合成产物在实验室模拟大气中的化学过程中被偶然发现巨星．后来人们发现它在地球上和地球上都有微量的自然存在陨石．Q-carbon也是人工合成的，但科学家推测它可能在热的内部形成环境一些行星的核心。

这个词碳可能源自拉丁语碳水化合物食品，意为“煤”、“木炭”、“余烬”。这个词钻石是希腊单词的一种变形金刚石，“无敌”，恰如其分地描述了这种结晶形式的碳的持久性，就像石墨这是另一个的名字水晶碳的一种形式，来源于希腊动词graphein“写”反映了它在表面摩擦时留下黑色印记的特性。在1779年发现石墨燃烧之前空气形成二氧化碳，石墨被两者混淆了金属引领和一种表面上相似的物质矿物辉钼矿。

纯金刚石是已知的最坚硬的天然物质，是金刚石的不良导体电．另一方面，石墨是一种柔软光滑的材料固体它是热和电的良导体。碳就像钻石一样，是所有天然物质中最昂贵、最辉煌的宝石也是最坚硬的天然磨料。石墨被用作润滑剂。在微晶和几乎无定形的形式，它被用作黑色色素，作为吸附剂，作为燃料，作为填料橡胶，和，混合粘土的“引子”铅笔．因为它导电但不熔化，石墨也被用于电极在电炉和干电池以及制造坩埚金属在里面熔化。富勒烯分子在一系列应用中显示出前景，包括高拉伸强度材料，独特的电子和储能设备，以及易燃气体的安全封装，如氢．Q-carbon它是通过快速冷却单质碳样品，将其温度提高到4000度而产生的K(3727°C[6740°F])，比金刚石更硬，它可以用于制造金刚石结构(如金刚石薄膜和微针)。单质碳无毒。

碳的每一种“无定形”形式都有其特定的特性，因此，每一种都有其特定的应用。都是氧化以及其他形式的有机化合物分解。例如，煤和焦炭被广泛用作燃料。木炭被用作吸附剂和过滤剂，也被用作燃料，曾被广泛用作食品的原料火药．煤是单质碳与不同数量的碳化合物混合而成。可乐和木炭几乎都是纯碳。)除了用于制造油墨和油漆在美国，炭黑被添加到用于轮胎的橡胶中，以改善其耐磨性能。骨黑或动物炭，可以吸附许多其他材料中的气体和着色剂。

碳，无论是单质的还是组合的，通常是通过转化为二氧化碳气体来定量测定的，二氧化碳气体可以被其他化学物质吸收，从而产生可称重的产品或具有可滴定的酸性性质的溶液。

单质碳的产生

直到1955年钻石都是从自然沉积物中获得的，在南部非洲但也发生在巴西，委内瑞拉，圭亚那,西伯利亚．唯一已知的来源美国,在阿肯色州，没有商业重要性;也不是印度它曾经是优质钻石的产地，如今是重要的供应商。钻石的主要来源是一种柔软的蓝色橄榄岩称为金伯利岩(在著名的金伯利矿床之后，南非)，在称为管道的火山构造中发现，但许多钻石出现在冲积沉积物中，可能是由于原生来源的风化作用造成的。在世界各地没有标明来源的地区发现的孤立情况并不罕见。

天然沉积物是通过碾压和重力和浮选分离，通过去除钻石通过他们依从性在合适的桌子上涂上一层油脂。以下产品结果:(1)钻石适当扭曲的立方晶体宝石质量的宝石，从无色到红色、粉红色、蓝色、绿色或黄色;(2)波特分的黑色晶体磨料但不是宝石的品质;(3) balla -随机取向的研磨性晶体;(4)在工业上有用的三角枕状晶体;(5)含其他杂质的碳酸盐混合金刚石石墨晶体。

1955年，石墨在实验室中被成功地转化为金刚石。该程序涉及同时使用极高的压力和温度与铁作为一个溶剂或催化剂．随后,铬，锰，钴，镍,钽被取代铁．人造钻石现在在几个国家生产，并越来越多地用于工业上代替天然材料磨料磨具．

许多地区都有天然石墨，其中最重要的是在中国、印度、巴西、土耳其墨西哥，加拿大，俄罗斯和马达加斯加岛。同时使用地表和深部采矿技术，其次是浮选但是大部分商业石墨是通过加热生产的石油电动可乐炉．一种更好的结晶形式，称为热解石墨，是由低分子量的分解得到的碳氢化合物通过热量。石墨纤维抗拉强度都是通过碳化得到的天然和合成有机纤维。

碳产品是通过加热煤(得到焦炭)，天然气(得到黑)，或植物或动物来源的含碳物质，如木或者骨头(给木炭)，在高温下存在氧气不足的情况下允许燃烧．易挥发的副产品被回收并单独使用。