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　　碳（Carbon）是一种非金属元素，化学符号为C，在常温下具有稳定性，不易反应、极低的对人体的毒性，甚至可以以石墨或活性炭的形式安全地摄取，位于元素周期表的第二周期IVA族。

　　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和生物之中。拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。碳元素结构多样，能够以具有多方面性质的单质形式存在，如晶形碳、无定形碳和过渡碳。

　　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。碳还有多种同素异形体，如金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯等，这些同素异形体广泛应用于航空、医疗、石油化工、国防等领域。另外，碳是生铁熟铁和钢的成分之一。 碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。生物体内绝大多数分子都含有碳元素。

　　碳在史前就已被发现，炭黑和煤是人类最早使用碳的形式。pg电子平台钻石大约在公元前2500年被中国熟知

　　碳既以游离元素存在（金刚石石墨等），pg电子平台又以化合物形式存在（主要为钙、镁以及其他电正性元素的碳酸盐）。它以二氧化碳的形式存在，是大气中少量但极其重要的组分。预计碳在地壳岩石中的总丰度变化范围相当大，但典型的数值可取180ppm；按丰度顺序，这个元素位于第17位，在钡锶硫之后，锆钒氯铬之前。

　　金刚石出自古代火山的筒状火成砾岩（火山筒），它嵌在一种比较柔软的、暗色的碱性岩石中，称为“蓝土”或“含钻石的火成岩”，1870年在南非的吉姆伯利城，首次发现这样的火山筒。

　　三种其他形式的碳被大规模制造并广泛运用于工业：它们是焦炭、炭黑和活性炭。

　　在地面条件下，一种元素从一处到另一戒颂处是很罕见的。因此，地球上的碳含量是一个归炒虹有效常数。碳在自然界中的流动构成了碳循环。例如，植物从环境中吸收二氧化碳用来储存生物质能，如碳呼吸戏您漏腊和卡尔文循环（一种碳固定的过程）。一些生物质能通过捕食而转移，而一些碳以二氧化碳的形式被动物呼出。碳循船朽料叠环的结构要比右图的模式图复杂得多。例如，一些二氧化碳会溶解在海洋中，死去的植物或动物的遗骸可能会形成煤、石油和天然气，这些可以通过燃烧释放碳，而细菌不能利用得到。

　　碳原子核的形成需要α粒子（氦核）在巨核或超巨星中发生几乎同时的三重碰撞，这个过程称为三氦过程。这种核融合反应可以在超过一亿度K的高温和氦含量丰富的恒星内部迅速的发生。同样的，他发生在较老年，经由质子-质子链反应和碳氮氧循环产生的氦，累积在核心的恒星。在核心的氢已经燃烧完后，核心将塌缩，直到温度达到氦燃烧的燃点。反应的过程是：

　　另一个为恒星供能的融合机制是CNO循环（碳-氮-氧循环，有时也称为贝斯-魏茨泽克-循环，是恒星将氢转换成氦的两种过程之一，另一种过程是质子-质子链反应），其中碳作为催化剂使得反应能够进行。

　　现代已知的同位素共有十狱拔凶五种，有碳8至碳22，其中碳12碳13属稳定型，其余的均带放射性，当中碳14半衰期长达5730年，其他的为不稳定同位素。 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，衰变方式为β衰变，碳14原子转变为氮原子 且碳是有机物的元素之一，生物在生存的时候，由于需要呼吸，其体内的碳14含量大致不变，生物死去后会停止呼吸，此时体内的碳14开始减少。人们可透过倾测一件古物的碳14含量，来估计它的大概年龄，这种方法称之为碳定年法。

　　备注：画上#号的数据代表没有经过实验的证明，只是理论推测而已，而用括号括起来的代表数据不确定性。

　　碳的同素异形体主要分为晶形碳、无定形碳、过渡碳等3大类，不同形态的碳单质物理性质不相同

　　晶形碳主要有石墨金刚石富勒烯石墨烯、碳纳米管等。其中金刚石具有典型的共价晶体特性，即高的硬度、高的熔点和低的等电性和低的导热性；石墨烯具有超薄且有弹性的机械性能、比金刚石好约2倍的导电性能以及超越其他材料的导热性能

　　无定形碳包括木炭活性炭碳纤维等。其中活性炭是一种具有特殊微晶结构、发达孔隙结构、巨大比表面积和较强吸附能力的同素异形体。其化学稳定性好，具有耐酸、耐碱、耐高温等特点，活性炭不溶于水和有机溶剂，既可在气相中使用，也可以在液相中使用。可以通过对活性炭进行酸碱处理改变活性炭的性质，得到的活性炭又称改性活性炭

　　过渡碳为无定形碳过渡到晶形碳的过程中产生的中间产物，兼具了无定形碳和晶形碳的一些特点，表现出乱层石墨结构的特征，在微观上呈现出二维有序而三维无序的特点

　　过渡碳主要是热解炭黑。其中热解炭黑根据微观结构的不同可大致分为各向异性和各向同性两大类：各向同性热解炭结构均匀致密，抗氧化性能好；各向异性热解炭结构致密、晶粒尺寸小、性能结构均一，与传统炭质材料相比，在强度、耐磨、润滑、密封等性能方面表现更加优良

　　碳的杂化轨道理论碳原子的基态电子构型为1s²2s²2p²，根据该构型，碳的价态应该表现为2价，但在大量有机分子中碳的价态是4价，这是因为在外界干扰下，若干能量相近的原子轨道可以组合成同样数目的、能量完全相同的新的原子轨道，这种新的轨道就称为杂化轨道。这就解释了多原子分子的空间构型和用普通价键理论所不能解释的某些共价分子的形成方式。并且，碳原子除能够采取 sp，sp²，sp³等多种轨道杂化形式以外，还可以形成某些中间过渡状态的杂化态，从而使碳有不同的过渡态结构存在，又因为物质结构决定性质，这些不同过渡态结构的碳的性质也会不同

　　剧烈放热，发出刺眼白光，产生无色无味能使氢氧化钙溶液（澄清石灰水）变浑浊的气体

　　放热，持续红热，产生无色无臭能使氢氧化钙溶液（澄清石灰水）变浑浊的气体CO

　　碳作为还原剂拥有和氢气、一氧化碳相似的化学性质（但生成物不同），都可以从金属氧化物中还原出金属单质。

　　但是，碳在密封空间与高锰酸钾共热，高锰酸钾会分解出氧气，碳会迅速氧化，会发生爆炸。

　　碳的化合物中，只有以下化合物属于无机物：碳的氧化物、碳化物、碳的硫属化合物、二硫化碳(CS

　　)、碳酸盐碳酸氢盐、氰及一系列拟卤素及其拟卤化物、拟卤酸盐，如氰[(CN)

　　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，现代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，已形成一门独立的分科——有机化学。

　　纯碳具有极低的对人体的毒性，并可以处理，甚至可以以石墨或活性炭的形式安全地摄取。碳可以抵抗溶解或化学侵蚀，例如，即使是面对消化道内的酸性物质。因此它一旦进入人体组织后可能会无期限存留。炭黑可能是最早用来纹身的颜料之一，如冰人奥兹被发现有炭黑纹身，这些纹身从他存活开始一直到他死后5200年后都一直存在。

　　碳对地球上几乎所有生物都是低毒的，然而对某些生物是有毒的，例如碳纳米颗粒对果蝇是致命的。

　　不同碳单质只制备方式不同，以下介绍两类常见的碳单质制备方法，其他类型的碳单质详见相应词条。

　　金刚石供应链被有权利的贸易集团控制在有限数量上，并且高度集中在世界上很小的区域内。只有非常少量的矿藏有实际价值。在将矿石粉碎期间必须采取护理措施防止在此过程中金刚石遭到破损，并随后将金刚石按照密度顺序排序。在当今借助X射线将钻石按照富集密度分级之前，过程中最后的分拣步骤都是靠手工完成的。在借助X射线操作成为了家常便饭之前，分离是通过涂有油膏的皮带完成的，钻石比其他矿物更有粘附能力。

　　有商业价值的石墨沉积在世界各地都有，但最重要的经济来源是在中国、印度、巴西和朝鲜。在Borrowdale , Cumberland , England的石墨沉积是首先达到了足够的大小和纯度，在19世纪前，铅笔通过简单地用木条将天然石墨锯条包裹而成。二十一世纪后，小的石墨沉积通过粉碎母岩并使轻质的石墨浮出水面获得。

　　除食物和木材以外的碳的主要经济利用是烃（最明显的是石油和天然气）的形式。原油由石化行业在炼油厂通过分馏过程来生产其他商品，包括汽油和煤油。

　　纤维素是一种天然的含碳的聚合物，从棉、麻、亚麻等植物中获取。纤维素在植物中的主要作用的维持植物本身的结构。来源于动物的具有商业价值的聚合物包括羊毛、羊绒、丝绸等都是碳的聚合物，通常还包括规则排列在聚合物主链的氮原子和氧原子。

　　碳及其化合物多种多样。碳还能与铁形成合金，最常见的是碳素钢；石墨和黏土混合可以制用于书写和绘画的铅笔芯，石墨还能作为润滑剂和颜料，作为玻璃制造的成型材料，用于电极和电镀、电铸，电动马达的电刷，也是核反应堆中的中子减速材料；焦炭可以用于烧烤、绘图材料和炼铁工业；宝石级金刚石可作为首饰，工业用金刚石用于钻孔、切割和抛光，以及加工石头和金属的工具。

　　这是一个碳的世界，惊艳世界的喀斯特地貌、大地之上的万物生灵、见证古代文明进程的木质建筑……无一不是由碳构成的，它如何塑造了地球的过去？又将如何影响我们的未来？ 本文将带你探索，从星辰大海到你我身边的碳的足迹，在一场场碳的循环当中寻找答案。

　　的碳材料——Schwarzites碳笼。这一成果立即引发了科学界的高度关注…研究人员表示，在约200种沸石结构中只有15种可用作制造schwarzites碳笼的模板，而迄今为止只有三种ZTC结构成功制备出 schwarzite碳笼。

　　人人都知道钻石的价值很高，模样也很美。其实钻石是一种由碳源组组成的矿物质，也是碳元素的同素异形体。 在地球上钻石是一种比较稀有的物质，物以稀为贵，钻石自然就成为了地球上的一种价值很高的物质。 可是你知道在距离我们50光年外，有一颗完全是由钻石构成的星球吗？这是