生物百科 >>所属分类 >> 生物学   

二十碳三烯酸

标签: 二十碳三烯酸

顶[0] 发表评论(0) 编辑词条

碳是一種非金屬元素,位於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於大氣和地殼之中。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。

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。

目錄 [隱藏]
1 性狀
2 同位素
3 成鍵
4 化合物
5 分佈
6 發現
7 單質的精煉
7.1 鑽石
7.2 石墨
8 用途
9 參看
10 外部連結
11 註解
 


[編輯] 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於它的晶體結構,外觀、密度、熔點等各自不同。

碳的單質已知以多種碳同素異形體的形式存在:

石墨
鑽石(金剛石)
富勒烯(Fullerenes,也被稱為巴基球或足球烯,化學式為C60)
無定形碳(Amorphous,不是真的異形體,內部結構是石墨)
碳奈米管(Carbon nanotube)
藍絲黛爾石(Lonsdaleite,與鑽石有相同的鍵型,但原子以六邊形排列,也被稱為六角金剛石)
蠟石(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,由於有七邊形的出現,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,類似於熟知的矽氣凝膠)
碳奈米泡沫(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鑽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,不溶於水、稀酸、稀鹼和有機溶劑。


[編輯] 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,其餘的均帶放射性,當中碳14的半衰期長達五千多年,其他的均全不足半小時。

在地球的自然界裡,碳12在所有碳的含量佔98.93%,碳13則有1.07%。C的原子量取碳12、13兩種同位素丰度加權的平均值,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由於具有較長的半衰期,被廣泛用來測定古物的年代。


[編輯] 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,平均分佈在4個軌道裡,屬於等性雜化。這種結構完全對稱,成鍵以後是穩定的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。烷烴的碳原子也屬於此類。

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軌道垂直於雜化軌道,與鄰原子的p軌道成π鍵。烯烴中與雙鍵相連的碳原子為sp2雜化。

由於sp2雜化可以使原子共面,當出現多個雙鍵時,垂直於分子平面的所有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於一個大的共軛體系中,每一個片層有一個。


[編輯] 化合物
碳的化合物中,只有以下化合物屬於無機物:

碳的氧化物:一氧化碳、二氧化碳、二氧化三碳、一氧化二碳
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、氧氰、硫氰
其它含碳化合物都是有機化合物。由於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、不易溶於水,反應機理複雜,現已形成一門獨立的分科有機化學。


[編輯] 分佈
碳存在於自然界中(如以金剛石和石墨形式),是煤、石油、瀝青、石灰石和其它碳酸鹽以及一切有機化合物的最主要的成分,在地殼中的含量約0.027%。碳是占生物體干重比例最多的一種元素。碳還以二氧化碳的形式在地球上循環于大氣層與平流層。

在大多數的天體及其大氣層中都存在有碳。


[編輯] 發現
金剛石和石墨史前人類就已經知道。富勒烯則于1985年被發現,此後又發現了一系列排列方式不同的碳單質。

同位素碳14于1940年被發現。


[編輯] 單質的精煉

[編輯] 鑽石
 
鑽石鑽石可以找到集中的塊狀礦藏,開採出來時一般都有雜質。用另外的鑽石粉末將雜質削去,並打磨成形,即得成品。一般在切削、打磨過程中要損耗掉一半的質量。


[編輯] 石墨

[編輯] 用途
 
石墨在工業上和醫藥上,碳和它的化合物用途極為廣泛。

測量古物中碳14的含量,可以得知其年代,這叫做碳14斷代法。

石墨可以直接用作炭筆,也可以與粘土按一定比例混合做成不同硬度的鉛芯。金剛石除了裝飾之外,還可使切削用具更鋒利。無定形碳由於具有極大的表面積,被用來吸收毒氣、廢氣。富勒烯和碳奈米管則對奈米技術極為有用。由於石墨的分子間只有微弱的范德華引力,所以它們容易滑動,適合用來作潤滑劑,而石墨處於高溫時不容易揮發,所以適合在掘隧道時使用。 碳是鋼的成分之一。

碳能在化學上自我結合而形成大量化合物,在生物上和商業上是重要的分子。生物體內大多數分子都含有碳元素。碳化合物一般從化石燃料中獲得,然後再分離並進一步合成出各種生產生活所需的產品,如乙烯、塑料等。


[編輯] 參看
化學
元素周期表 - 元素列表 - 同位素列表
第2周期元素 - 碳族元素 - 非金屬 - p區元素
碳同素異形體 - 無定形碳 - 鑽石 - 石墨 - 炭黑
碳-14
有機化學 - 有機物

[編輯] 外部連結
(英文) 洛斯阿拉莫斯國家實驗室 —— 碳
(英文) WebElements.com —— 碳
(英文) EnvironmentalChemistry.com —— 碳
(英文) 核磁共振 —— 碳

附件列表


→如果您认为本词条还有待完善,请 编辑词条

上一篇二十烷酸 下一篇二十碳二烯酸

词条内容仅供参考,如果您需要解决具体问题
(尤其在法律、医学等领域),建议您咨询相关领域专业人士。
0

收藏到:  

词条信息

thinker
thinker
超级管理员
词条创建者 发短消息   

相关词条