4化学性质
碳的价电子构型2s22p2电负性2.5第一电子亲和能122.555kJ/mol第一电离能1086kJ/mol标准电极势-0.200V;氧化数+4、-4、+2常见化合价+4、-4 。
碳在常温下的化学性质并不活泼也不溶于水但其化学活泼性能随温度的增加而迅速地大幅度提高特别是气态时更加活泼 。 它不仅自相结合的能力很强既可形成单键和双键又可形成叁键既可连接成链和环又可连接成网;而且与其他元素的原子有的也可以形成单键、双键和叁键并因可采用多种杂化轨道既可形成直线形和正四面体又可形成平面三角形 。 它与s区金属ⅢA族金属可形成离子型碳化物;与跟自己电负性相同和相近的元素能以共价键形成原子型碳化物;与d区过渡金属多数以充填金属晶体晶格间隙的方式形成金属型碳化物;仅参与形成的有机化合物就高达1000多万种 。
碳是酸性元素溶于一般的碱不溶于强碱也不溶于稀酸和有机溶剂但石墨却能与硝酸和高氯酸反应也溶于某些熔融的金属中 。 高价氧化物为弱酸性溶于水生成碳酸 。
碳的化合物类型最多在无机化合物中主要包括碳化物、氧化物、碳酸盐;在有机化合物中主要包括碳氢化合物以及糖、醇、醛、酯、醚、酮、酚、烯、
(葡萄糖腈等C6H在核反应方面 。 6)常、(C氰见H化[(OCN合)物)2放射性同位素碳有
、:二氧化碳甲烷(CH(CO144)、在放出)、乙碳酸炔β、-(C(射线后衰变成氮镁2HH、2CO2氧等元素的合成)、3)乙、碳酸钙醇(14C2 。 H(CaCO6;而且碳还O在星际)、3)苯、
6126等 。 2
在恒星演化的碳燃烧过程中分别参与了钠、氖
气体里因被高能质子和高能α粒子猛烈撞击分别裂解成了氦3、氦4、锂6、锂7、铍9和硼10 。 碳12在人造85号元素砹、87号元素钫、98号元素锎和99号元核辐射衰变为其他元素素锿时都充当过“炮弹 。 ”它们的半衰期范围的角色 。 而被人造出的从8C12的2种放射性同位素zs(仄秒仄为10都可通过-21的数量级即10万亿亿分之一)到11C的20.334min 。
5主要用途
①金刚石因高熔点和高硬度身无弃物透明者加工成昂贵的首饰和装饰品不透明者制成钻头和切割工具二者加工时的粉末作研磨材料 。
②普通石墨用来制造坩埚、电极、电刷、干电池、冷凝器、高温热电偶、润滑剂、颜料和铅笔芯;高纯度的石墨用作核反应堆的中子减速剂、防射线材料和火箭发动机喷嘴也用于宇宙飞船和导弹部件;石墨粉涂在军用飞机表层能将不同频率的微波能量转化为机械能、电能或热能从而变成隐身飞机使敌人的雷达变成“瞎子”;石墨炸弹不仅可破坏敌方防空和发电设备而且对停在跑道上的飞机、发电厂的电网和电子设备都能造成十分严重的破坏 。
③半衰期5730年的碳14在死亡后的生物体中只减不增利用它在生物遗体和化石中的残留量及其所占比例的变化可估算出该生物存活的年代被誉为
“考古的时钟” 。
④石油是碳化合物的仓库可提炼出1000多种产品比如石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油、溶剂油、凡士林、重油、石蜡、沥青、乙烯等;煤炭也不仅
仅用作燃料还可制造出许多化工产品 。
⑤天然气除直接作为工业和民用燃料其主要成分甲烷还可提取氢气制造化工原料氯仿、乙炔和四氯化碳;其他成分乙烷、丙烷、丁烷均是很好的化工原料 。
⑥固体二氧化碳用作制冷剂、食品保鲜剂也用于人工降雨和低温实验室;气体二氧化碳既可作工业原料、温室肥料、灭火材料又可加入啤酒和汽水还可用作分子气体激光器的材料;在石油开采中与水一起注入井内既可提高采油率又能用作洗井剂 。 而其最大贡献则是源源不断地供给绿色植物在光合作用中制造有机物质所需的大量原材料 。
⑦碳纤维强度大、质量轻、耐高温、抗疲劳、抗腐蚀常用于制造飞机、汽车部件火箭、导弹的发动机和推进器也用来制造撑杆、钓鱼竿、网球拍、高尔夫球杆等器材;活性炭多孔而坚硬具有很强的吸附作用可用来净化某些气体和液体不仅用于防毒面具还可以除去糖浆里的色素除去工业用水和民用水中的有害物质和臭味也用来防治肠道疾病 。
⑧具有中空结构的碳纳米管可作为高效储氢器它的储氢密度甚至比液态氢和固态氢还高而且使用氢时稍加热就可释放出来;利用碳纳米管的超细性还可以首先灌入其他物质然后
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