Carbon 相對原子質量12.01
名字的起源有很多種說法,其中主流說法是來自拉丁語carbo(木炭)。據說詞源來自印歐語族的ker(燃燒)。
碳與鑽石
自古以來最讓人們熟知的,幾乎全部由碳構成的物質就是木炭。劈柴點燃後就會生成木炭。木炭是無定形碳,沒有清晰的晶體結構。炭黑也是一種無定形碳,工業上可生產出粒子大小相近的炭黑。
其他全部由碳元素(碳的同位素)構成的物質,就是晶體結構和分子十分清晰的金剛石、石墨和富勒烯。
黑乎乎的木炭(晶體結構最明顯的是石墨)和無色透明且堅硬無比的金剛石都是隻由碳元素構成的,它們燃燒後都隻會生成二氧化碳。我曾經做過一個實驗,在石英管中放入金剛石,並通入氧氣,使其加熱燃燒,經過證實得到的全部氣體隻有二氧化碳。
碳的化合物多達一億多種,並且碳化合物構成了有機物(有機化合物)的世界。碳作為生物體的主要構成元素之一,關係著生命的各種機能。澱粉、蛋白質和脂肪都是碳元素組成的化合物,也就是有機物。在自然界中,植物通過光合作用以二氧化碳和水為原料生產有機物;在海底熱泉生態係統中,化學合成自營細菌在無法進行光合作用的地方可將無機物轉化為有機物。這些有機化合物構成了生命體,也是我們生活能量來源。
天然纖維、合成纖維和塑料也是碳的化合物。石油、煤、天然氣這樣的化石燃料也是由有機物演變而來的。化石燃料燃燒產生的二氧化碳是溫室氣體,導致了溫室效應。
固體二氧化碳——幹冰
你買冰激淩時通常會被贈送一包幹冰。幹冰就是“幹了的冰”的意思。在我們生活的標準大氣壓下,二氧化碳不會變成液態,而是從固態直接變成氣態,因此被稱為“幹”,這樣的變化被稱為“升華”。幹冰的正式名稱是固態二氧化碳,也就是固體狀態的二氧化碳氣體。把白色幹冰固體靜置,它不會變成**,而是變成二氧化碳氣體,而幹冰固體也逐漸變小。正是由於幹冰有不會變為**、溫度在-80℃左右、小巧輕便的特點,經常被用作食品運輸的冷藏劑。幹冰被成功工業化大量生產是1925年美國紐約的幹冰股份有限公司,當時將製成的成品命名為幹冰。由於幹冰的誕生,當時可以成功地運送冰激淩且保證其不融化。