ธาตุเคมี · หน้าข้อมูลอ้างอิง

คาร์บอน

คาร์บอนเป็นธาตุเคมีที่มีเลขอะตอม 6 และสัญลักษณ์ C อยู่ในคาบ 2 หมู่ 14 บล็อก p ที่อุณหภูมิห้องสถานะอ้างอิงคือของแข็ง และมีการจัดเรียงอิเล็กตรอน [He] 2s2 2p2

เลขอะตอม6

น้ำหนักอะตอมมาตรฐาน[12.0096, 12.0116]

หมู่14

คาบ2

บล็อกp

การจัดเรียงอิเล็กตรอน[He] 2s2 2p2

โครงสร้างอิเล็กตรอน

อะไรควบคุมเคมีของธาตุนี้

ธรรมชาติทางเคมีของคาร์บอนถูกกำหนดโดยอิเล็กตรอนเวเลนซ์และตำแหน่งในตารางธาตุเป็นหลัก การจัดเรียงอิเล็กตรอน [He] 2s2 2p2 ช่วยอธิบายพันธะ ออกซิเดชันสถานะที่พบ และความคล้ายคลึงกับธาตุข้างเคียง

เมื่อคาร์บอนสูญเสีย รับ หรือใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน มันสามารถสร้างไอออนและสารประกอบได้หลายแบบ ตำแหน่งในหมู่ 14 และบล็อก p ช่วยให้เปรียบเทียบแนวโน้มของขนาดอะตอม พลังงานไอออไนเซชัน และพฤติกรรมการเกิดพันธะได้

รูปแบบทางเคมี

สารประกอบ ไอออน และวัสดุ

คาร์บอนสร้างสารได้หลายชนิดตามโครงสร้างอิเล็กตรอนและสภาพแวดล้อมทางเคมี ออกไซด์ เฮไลด์ ไฮไดรด์ โลหะผสม หรือสารโคเวเลนต์อาจมีความสำคัญ โดยออกซิเดชันสถานะมีผลต่อพันธะ โครงสร้าง และความไวต่อปฏิกิริยา

พฤติกรรมทางกายภาพ

สถานะและการเปลี่ยนสถานะ

ที่อุณหภูมิห้อง สถานะอ้างอิงคือของแข็ง ความหนาแน่นที่ระบุคือ 1.821 g/cm³ ความดัน ความบริสุทธิ์ โครงสร้างผลึก และอัญรูปสามารถทำให้ค่าที่วัดเปลี่ยนได้ จึงควรอ่านข้อมูลทางกายภาพพร้อมเงื่อนไขการวัด

การพบและการใช้งาน

พบคาร์บอนที่ไหนและนำไปใช้อย่างไร

ในทางปฏิบัติคาร์บอนพบการใช้งานในด้าน โมเลกุลของสิ่งมีชีวิต, แกรไฟต์, เพชร และ วัสดุคอมโพสิต เหตุผลของการใช้งานอาจมาจากสมบัติของธาตุบริสุทธิ์ โลหะผสม สารประกอบ หรือไอโซโทปเฉพาะ จึงควรพิจารณารูปทางเคมีควบคู่กับการใช้งานเสมอ

ตัวอย่างการใช้งานจริง

ตัวอย่างการใช้งานในโลกจริง

โมเลกุลของสิ่งมีชีวิต

คาร์บอนสร้างโครงกระดูกโมเลกุลของโปรตีน คาร์โบไฮเดรต ไขมัน กรดนิวคลีอิก และสารอินทรีย์จำนวนมหาศาล

แกรไฟต์

รูปอัญรูปแกรไฟต์ของคาร์บอนมีโครงสร้างเป็นชั้นและมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้ จึงนำไฟฟ้า หล่อลื่นผิว และใช้เป็นวัสดุอิเล็กโทรดได้

เพชร

เพชรเป็นโครงข่ายโคเวเลนต์สามมิติของคาร์บอนที่แข็งมากและนำความร้อนได้ดี จึงใช้ในงานตัด ขัด และการจัดการความร้อนบางประเภท

วัสดุคอมโพสิต

ในงานวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนหรือสารประกอบของมันช่วยปรับความแข็งแรง ความทนทาน การทนไฟ การกัดกร่อน หรือสมบัติของพื้นผิวและวัสดุ

ตำแหน่งในตารางธาตุ

ธาตุข้างเคียงบอกอะไรเรา

คาร์บอนอยู่ในคาบ 2 และหมู่ 14 ธาตุข้างเคียงจริงในตาราง ได้แก่ โบรอน, ไนโตรเจน, อะลูมิเนียมการเปรียบเทียบตำแหน่งเหล่านี้ช่วยให้เห็นแนวโน้มของขนาดอะตอม พลังงานไอออไนเซชัน พันธะ และความไวต่อปฏิกิริยาได้โดยตรง

ข้อมูลอ้างอิง

สมบัติทางกายภาพและอะตอม

การจัดประเภทอโลหะหลายอะตอม

สถานะที่อุณหภูมิห้องของแข็ง

ชั้นอิเล็กตรอน2 · 4

ความหนาแน่น1.821 g/cm³

จุดหลอมเหลว—

จุดเดือด—

อิเล็กโตรเนกาติวิตีแบบพอลิง2.55

พลังงานไอออไนเซชันลำดับแรก1 086 kJ/mol

สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน121.8 kJ/mol

เมื่อเหมาะสม ค่าต่าง ๆ อธิบายธาตุหรืออะตอมเป็นกลาง สมบัติทางกายภาพอาจขึ้นอยู่กับอัญรูป ความดัน ความบริสุทธิ์ และเงื่อนไขการวัด

ประวัติ

การค้นพบและการระบุชนิด

คาร์บอนถูกระบุจากสมบัติทางกายภาพและเคมีที่โดดเด่นระหว่างพัฒนาการของวิชาเคมี ปัจจุบันนิยามธาตุนี้อย่างแน่นอนด้วยเลขอะตอมและโครงสร้างอะตอม ไม่ใช่เพียงลักษณะของตัวอย่างที่มองเห็นได้

ไอโซโทปและน้ำหนักอะตอม

องค์ประกอบไอโซโทปเปลี่ยนตัวเลขอย่างไร

น้ำหนักอะตอมมาตรฐานของคาร์บอนแสดงเป็นช่วง [12.0096, 12.0116] เพราะสัดส่วนไอโซโทปในตัวอย่างธรรมชาติอาจแตกต่างกันเล็กน้อย การใช้เลขทศนิยมเพียงค่าเดียวจึงซ่อนความแปรผันจริง

ไอโซโทปของคาร์บอนมีจำนวนโปรตอนเท่ากันจึงเป็นธาตุเดียวกัน แต่มีจำนวนนิวตรอนและมวลอะตอมต่างกัน สัดส่วนไอโซโทปธรรมชาติสามารถทำให้ค่าน้ำหนักอะตอมมาตรฐานเปลี่ยนได้

ความปลอดภัย

การจัดการและการสัมผัส

ความเสี่ยงของคาร์บอนขึ้นอยู่กับรูปทางเคมี ปริมาณ และเส้นทางการสัมผัส ธาตุบริสุทธิ์ ไอออน และสารประกอบอาจมีผลต่อร่างกายและสิ่งแวดล้อมต่างกัน จึงควรตรวจข้อมูลความปลอดภัยของสารจริงเสมอ