碳里化學知多少

1、碳里化學知多少云南省紅河州蒙自高級中學云南省紅河州蒙自高級中學661100曾軍碳是一種非常常見的元素，人類使碳是一種非常常見的元素，人類使用碳的歷史可以追溯到青銅器時代，而用碳的歷史可以追溯到青銅器時代，而人類最早利用的碳要屬木炭，木炭不僅人類最早利用的碳要屬木炭，木炭不僅被人們用作燃料，而且還被用作還原劑被人們用作燃料，而且還被用作還原劑（參見銅元素）（參見銅元素）。而在高中化學教材中，。而在高中化學教材中，對這種歷史悠久的物質的知識

2、要求不是對這種歷史悠久的物質的知識要求不是很多，所以在教學中有必要對碳的化學很多，所以在教學中有必要對碳的化學方面的知識進行一個較深入的拓展和探方面的知識進行一個較深入的拓展和探究。本文主要從以下六個方面進行闡述：究。本文主要從以下六個方面進行闡述：一，碳為何為一，碳為何為“碳”碳的拉丁語為碳的拉丁語為Carbonium，意為，意為“煤，木炭煤，木炭”。在周期表中的元素的名稱有一個規(guī)在周期表中的元素的名稱有一個規(guī)律，那就是金屬一般為律，

3、那就是金屬一般為‘钅’字旁，氣字旁，氣態(tài)非金屬為態(tài)非金屬為‘氣’字頭，固態(tài)的非金屬字頭，固態(tài)的非金屬為‘石’字旁，液態(tài)的非金屬為字旁，液態(tài)的非金屬為‘氵’旁，漢字旁，漢字“碳”是由固態(tài)的木炭的是由固態(tài)的木炭的“炭”字加固體非金屬元素的加固體非金屬元素的‘石’字旁構成，字旁構成，從炭字音。從炭字音。二，碳元素的基本知識二，碳元素的基本知識碳是一種非金屬元素，位于元素周碳是一種非金屬元素，位于元素周期表的第二周期期表的第二周期IVAIVA族

4、。它的元素符號族。它的元素符號是C，原子序數(shù)為，原子序數(shù)為6，原子核外電子排，原子核外電子排布結構參照右圖（布結構參照右圖（1）。碳是以多種形）。碳是以多種形式（包括游離態(tài)、化合態(tài)）廣泛存在于式（包括游離態(tài)、化合態(tài)）廣泛存在于大氣和地殼之中。碳大氣和地殼之中。碳的一系列化合物的一系列化合物——有機物更是生命的根有機物更是生命的根本，所以碳還有有機本，所以碳還有有機世界的主角的稱號。世界的主角的稱號。三，碳的同位素三，碳的同位素碳的同位素

5、，目前已知的共有十二種，分別是8C、9C、10C、11C、12C、13C、14C、15C、16C、17C、18C、19C，其中12C和13C屬穩(wěn)定型，其余的均帶放射性，14C的半衰期長達五千多年，其他的均全不的半衰期長達五千多年，其他的均全不足半小時。足半小時。在地球的自然界里，在地球的自然界里，1212C在所有碳在所有碳的含量占的含量占98.93%98.93%，1313C則有則有1.07%1.07%。C的相對原子質量取的相對原子質量取

6、1212C、1313C兩種同位兩種同位素豐度加權的平均值，一般計算時取素豐度加權的平均值，一般計算時取12.0112.01。1212C是國際單位制中定義摩爾的標是國際單位制中定義摩爾的標準，以準，以1212克1212C中含有的原子數(shù)定義中含有的原子數(shù)定義為1摩爾。摩爾。1414C由于具有較長的半衰期，由于具有較長的半衰期，被廣泛用來測定古物的年代。被廣泛用來測定古物的年代。四，碳的同素異形體及其結構四，碳的同素異形體及其結構和用途和用途

7、碳的單質就目前已知及對相關報道碳的單質就目前已知及對相關報道的總結，以多種同素異形體及新型無機的總結，以多種同素異形體及新型無機材料的形式存在，主要有金剛石、石墨、材料的形式存在，主要有金剛石、石墨、富勒烯、碳納米管、碳纖維、無定形碳、富勒烯、碳納米管、碳纖維、無定形碳、六方金剛石、趙石墨、碳氣凝膠及碳納六方金剛石、趙石墨、碳氣凝膠及碳納米泡沫，本文主要介紹其中的五種：米泡沫，本文主要介紹其中的五種：1，金剛石，金剛石金剛石俗稱鉆石，晶

8、瑩美麗，光彩金剛石俗稱鉆石，晶瑩美麗，光彩奪目，是自然界最硬的物質。在所有物奪目，是自然界最硬的物質。在所有物質中，質中，它的硬度最大。測定物質硬度的刻劃法規(guī)定，以金剛石的硬度為10來度量其它物質的硬度。例如。例如CrCr的硬度為的硬度為9，F(xiàn)eFe為4.54.5，PbPb為1.51.5，鈉為，鈉為0.40.4等。等。在所有非金屬單質在所有非金屬單質中，金剛石的熔點中，金剛石的熔點624圖（1）Cnanotubenanotube，是普通

9、石墨的一個奇異變種。，是普通石墨的一個奇異變種。純碳納米管每克售價純碳納米管每克售價10001000元，價元，價格為黃金的格為黃金的1010倍。在過去一段時期，倍。在過去一段時期，普通石墨就在科學家們的手中，變成了普通石墨就在科學家們的手中，變成了碳納米管，它就像是一根魔術棒，不斷碳納米管，它就像是一根魔術棒，不斷變換出各種新花樣，使得碳納米管成為變換出各種新花樣，使得碳納米管成為納米科技的新寵。納米科技的新寵。5，碳纖維，碳纖維碳纖維

10、的英文名稱為碳纖維的英文名稱為FilamentousFilamentouscarboncarbon，是一種主要由碳元素組成的特，是一種主要由碳元素組成的特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般90%90%以上，從理論上講，碳纖維也是以上，從理論上講，碳纖維也是一種無定形碳。一種無定形碳。碳纖維是由含碳量較高、在熱處理碳纖維是由含碳量較高、在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維，經熱穩(wěn)過程中不熔融的人造化學纖維

11、，經熱穩(wěn)定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝制成的。制成的。碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，做成結構材料及復合陶瓷等基體復合，做成結構材料及復合材料，廣泛應用于航空航天領域、體育材料，廣泛應用于航空航天領域、體育器械、紡織、化工機械及醫(yī)學領域。器械、紡織、化工機械及醫(yī)學領域。五，碳的循環(huán)五，碳的循環(huán)碳的循環(huán)從循環(huán)對象所在區(qū)域可以碳的循環(huán)從循環(huán)對象所在區(qū)域可以

12、分為以下兩個部分，無機自然界和有機分為以下兩個部分，無機自然界和有機生物圈中的碳循環(huán)，在無機自然界中，生物圈中的碳循環(huán)，在無機自然界中，主要是以化石燃料的燃燒、巖石的風化主要是以化石燃料的燃燒、巖石的風化和溶解、火山爆發(fā)等形式從游離態(tài)的碳和溶解、火山爆發(fā)等形式從游離態(tài)的碳或化合態(tài)的碳化合物轉化為大氣中的二或化合態(tài)的碳化合物轉化為大氣中的二氧化碳，而有機生物圈中的碳循環(huán)主要氧化碳，而有機生物圈中的碳循環(huán)主要形式是從大氣的二氧化碳蓄庫開始，

13、經形式是從大氣的二氧化碳蓄庫開始，經過生產者的光合作用，把碳固定，生成過生產者的光合作用，把碳固定，生成糖類，然后經過消費者和分解者，通過糖類，然后經過消費者和分解者，通過呼吸和殘體腐敗分解后，再回到大氣蓄呼吸和殘體腐敗分解后，再回到大氣蓄庫中。庫中。此外，碳的循環(huán)若以此外，碳的循環(huán)若以COCO2的生成和的生成和消耗來考慮，又可以分為碳吸收和碳釋消耗來考慮，又可以分為碳吸收和碳釋放兩個過程，碳吸收是指將碳從大氣中放兩個過程，碳吸收是指將

14、碳從大氣中移除出去，實際上是指移除出去，實際上是指COCO2轉化為其他轉化為其他化合物的過程，例如，綠色植物進行光化合物的過程，例如，綠色植物進行光合作用時要吸收二氧化碳，使合作用時要吸收二氧化碳，使COCO2從大從大氣中移除，而碳釋放是指含碳的物質經氣中移除，而碳釋放是指含碳的物質經過化學變化或物理變化轉化為過化學變化或物理變化轉化為COCO2氣體，氣體，重新回到大氣中的過程，例如，燃燒木重新回到大氣中的過程，例如，燃燒木材和礦物燃料