碳 (Carbon, C)#

基本資料#

• 全名／簡稱：碳 / C（Carbon）
• 原子序：6
• 原子量：12.011
• 位置：第 2 週期、第 14 族（IVA）
• 分類：非金屬

化學特性#

• 能以 sp³、sp²、sp 方式鍵結，形成鏈、環、立體結構，是生命化學的骨架（有機化學的基礎）。
• 有多種同素異形體：石墨（軟、導電）、鑽石（最硬）、富勒烯（C₆₀）、碳奈米管、石墨烯。
• 化合物多為 +4 或 -4 價；常溫安定，高溫可燃燒生成 CO₂ 或 CO。

重要化合物#

• 二氧化碳（CO₂）、一氧化碳（CO）、碳酸鹽、甲烷與所有有機化合物（數千萬種）。

用途#

• 鑽石：珠寶與切割工具；石墨：鉛筆、電極、潤滑劑、核反應器。
• 碳纖維：輕量高強度材料；活性碳：吸附與淨化。
• 石墨烯：電子與新材料研究熱點；鋼鐵中的關鍵合金元素。

發現者與歷史#

• 古代即知木炭、煤煙與石墨；拉瓦節（Lavoisier）於 1772 年證明鑽石是碳。
• 1796 年英國坦南特（Smithson Tennant）證明鑽石燃燒只生成 CO₂。
• 1985 年發現富勒烯，2004 年分離出石墨烯（2010 年諾貝爾獎）。
• 碳-14 定年法（1946 年由李比提出）革新了考古學。