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ﾎｳ素 - 炭素 - 窒素
C
ｹｲ素		 250px
[[周期表
 >
一般特性
元素の名前順一覧 炭素, C, 6
分類 半金属
元素の族>族, 元素の周期 14 (IVB), 第2周期元素
, ﾓｰｽ硬度>硬度 2267 kg?m−3(黒鉛)
3513 kg?m-3(ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞ)
1.0(黒鉛)
10.0(ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞ)
単体の色 黒(黒鉛)
120px
無色(ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞ)
120px
原子特性
質量 19.927 x 10-24 g
原子量 原子質量単位>u
原子半径 (計測値) ﾋﾟｺﾒｰﾄﾙ>pm
共有結合半径 77 pm
ﾌｧﾝﾃﾞﾙﾜｰﾙｽ半径>VDW半径 170 pm
電子配置 [ﾍﾘｳﾑ>He]2s2 2p2
電子殻 2, 4
酸化数（酸化物） 4, 2（酸化物>両性酸化物）
結晶構造 六方晶系
物理特性
相 固体
融点 ｹﾙﾋﾞﾝ>K
(3550 摂氏
[[沸点 5073 K
(4800 °C, 8640 °F)
ﾓﾙ体積 5.29 × 10−3 m3?mol−1
気化熱 355.8 kJ?mol−1
融解熱 no data
蒸気圧 ﾊﾟｽｶﾙ>Pa
音速>音の伝わる速さ ﾒｰﾄﾙ毎秒>m?s−1 (293.15 K)
その他
ｸﾗｰｸ数 ﾊﾟｰｾﾝﾄ>%
電気陰性度 ﾗｲﾅｽ･ﾎﾟｰﾘﾝｸﾞ>ﾎﾟｰﾘﾝｸﾞ）
比熱容量 710 J?kg−1?K−1
導電率 6 /m?ｵｰﾑ>Ω
熱伝導率 129 W?m−1?K−1
ｲｵﾝ化ｴﾈﾙｷﾞｰ 第1: 1086.5 kJ?mol−1
第2: 2352.6 kJ?mol−1
第3: 4620.5 kJ?mol−1
第4: 6222.7 kJ?mol-1
第5: 37831 kJ?mol-1
第6: 47277 kJ?mol-1
（比較的）安定同位体
同位体 天然存在比>NA 半減期 崩壊ﾓｰﾄﾞ>DM 崩壊ｴﾈﾙｷﾞｰ>DE/ﾒｶﾞ DP
12C 98.93% 中性子6個で安定
13C 1.07% 中性子7個で安定
炭素14>14C 微量放射性同位体>trace 5730 年 ﾍﾞｰﾀ崩壊>β- 0.156 窒素>14N >
注記があらへん限り国際単位系使用及び標準状態下｡

炭素（たんそ､羅Carbonium 英Carbon）は原子番号 6 の元素｡元素記号は C｡ 非金属元素｡単体･化合物両方において極めて多様な形状をとることができ､1000万種を超える化合物が知られておる｡
有機物としてみなの生物の構成材料となる｡人体の乾燥重量の2/3は炭素であるんや｡こら蛋白質､脂質､炭水化物に含まれる原子の過半数が炭素であることによる｡光合成や呼吸やらなんやら生命活動全般で重要な役割を担う｡また､石油･石炭･天然ｶﾞｽやらなんやらのｴﾈﾙｷﾞｰ･原料として､せやへんかったら二酸化炭素やﾒﾀﾝによる地球温暖化問題やらなんやら､人間の活動と密接に関わる元素であるんや｡

歴史


炭素の名はﾗﾃﾝ語の carbo（木炭の意）からきており､有機物を不完全燃焼したら簡単に取り出せるため､有史よりどｴﾗｲ昔から知られとったちうわけや｡ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞも稀少で硬い石として知られとったちうわけや｡ﾖｰﾛｯﾊﾟでﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞが装飾品として使用されたんはｶｯﾃｨﾝｸﾞ技法が開発された中世以降であるんや｡20世紀後半以降はﾌﾗｰﾚﾝをはじめとする多彩な形状の炭素が発見されておる｡

生成と分布


炭素原子の生成にはﾍﾘｳﾑの原子核であるｱﾙﾌｧ粒子の3重衝突が必要となる｡これには約1億度の熱が必要となるが､ﾋﾞｯｸﾞﾊﾞﾝでは宇宙がはじめに大きく膨張してすぐに急速に冷え､炭素は生成されへんかったと考えられておる｡そんかわり現在でも巨星内でのﾄﾘﾌﾟﾙｱﾙﾌｧ反応によってﾍﾘｳﾑから炭素が生成されておる｡こうして作られはった炭素は､重い主系列星の内部で水素がﾍﾘｳﾑになるCNOｻｲｸﾙを媒介し､星のｴﾈﾙｷﾞｰ放射に一役こｰておる｡
炭素は太陽や恒星､彗星のなかにも豊富に存在し､様々な惑星の大気にも含まれておる｡まれに隕石の中から微細なﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞが見つかることがありこら太陽系が原始惑星系円盤やった頃､またはそれよりどｴﾗｲ昔に超新星爆発時に生成された物と考えられておる｡
地球上では､化合物として大気･海･地中に広く存在する｡約9割が地殻中に存在し､なかでも還元された形､すなわち炭素粒･石油･石炭･天然ｶﾞｽが3/4以上を占める｡1/4が炭酸塩の岩石（石灰岩､苦灰岩､結晶質石灰岩やらなんやら）であるんや｡地殻についで海洋に溶け込んや炭酸が多い｡3番目は陸棲生物の構成要素として､ついで大気圏の二酸化炭素､海棲生物であるんや｡炭素は地球上で多様な状態を示しておる｡炭素は地殻､海洋､生物圏､大気圏を循環しとり､年間の移動量は約2000億ﾄﾝと見積もられておる｡
また単体としては､黒鉛がｱﾒﾘｶのﾆｭｰﾖｰｸ州､ﾃｷｻｽ州､ﾛｼｱ､ﾒｷｼｺ､ｸﾞﾘｰﾝﾗﾝﾄﾞ､ｲﾝﾄﾞやらなんやらに豊富に存在する｡一方､天然ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞは｢首｣｢ﾊﾟｲﾌﾟ｣やらなんやらと呼ばれる円筒形の鉱脈（貫入岩体）､川砂やらなんやらから見つかる｡主にｱﾌﾘｶ大陸の南ｱﾌﾘｶ､ﾅﾐﾋﾞｱ､ﾎﾞﾂﾜﾅ､ｺﾝｺﾞ共和国､ｼｴﾗﾚｵﾈやらなんやらで採掘されておる｡ｱﾌﾘｶ以外ではｶﾅﾀﾞ､ﾛｼｱの北極圏内､ﾌﾞﾗｼﾞﾙやｵｰｽﾄﾗﾘｱの北部や西部で採掘が行われておる｡

同位体


炭素原子には3種類の同位体､12C（存在比 98.9%）､13C（1.1%）､14C（微量）が自然界で存在し､それぞれが様々な学問分野で重要な位置を占める｡

単体の性質


同素体


right
炭素は4本の共有結合をとることができ､結合の状態によって数種類の同素体を形成する｡炭素同士がsp2混成軌道を形成し､正六角形の平面構造をとるとｸﾞﾗﾌｧｲﾄになる｡また､sp3混成軌道を形成して3次元的な結晶構造をとるとﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞとなる｡同じ炭素の同素体であるが､前者は電気伝導性が高く軟らかい､後者は絶縁体で硬いやらなんやら､まるっきし異なる性質を示す｡不完全燃焼によって生じる炭やらなんやらは､これら2つの構造が混在したｱﾓﾙﾌｧｽ状態であることが多い｡これらの状態は温度や圧力によって変身する｡ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞが炭素の同素体であることを示したんはﾗｳﾞｫｱｼﾞｴであるんや｡実験内容は､密閉容器に納めたﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞを虫眼鏡により燃焼させると二酸化炭素だけが生成するゆうもんであるんや｡
以上3種は古くさかい知られとったが､20世紀後半以降､ﾌﾗｰﾚﾝや多分野での開発が進んでおるｶｰﾎﾞﾝﾅﾉﾁｭｰﾌﾞやらなんやらの複雑な構造を持つ炭素の同素体が多数発見され､ﾅﾉﾃｸﾉﾛｼﾞｰの分野で有用な物質と考えられておる｡
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生産と用途


炭素の単体は形状によって様々な分野で使用されておる｡
ｱﾓﾙﾌｧｽ炭素としてはｶｰﾎﾞﾝﾌﾞﾗｯｸや活性炭がしこたま生産されており､黒色顔料（ｲﾝｸ､ｺﾋﾟｰﾄﾅｰ､墨汁やらなんやら）やｺﾞﾑ製品への混錬剤､石油の脱硫やらなんやらの吸着剤をはじめ､極めて幅広い用途に用いられておる｡ｶｰﾎﾞﾝﾌﾞﾗｯｸの2004年度やまと国内生産量は804,355t､工業消費量は456tであるんや｡
黒鉛は電池等の電極剤や鉛筆の芯に使われるほか､黒鉛を成形した黒鉛ﾌﾞﾛｯｸは黒鉛減速沸騰軽水圧力管型原子炉｢RBMK-1000｣やｺｰﾙﾀﾞｰﾎｰﾙ型をはじめとした黒鉛炉ちう原子炉の炉心を構成しとり､中性子の速度を下げる減速材として機能しておる｡
ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞは宝飾用のほかｶｯﾀｰや研磨材として利用されておる｡ﾎﾟﾘﾏｰを熱分解して作製する炭素繊維は軽うて強度が高いことから､航空機やｺﾞﾙﾌｸﾗﾌﾞｼｬﾌﾄやらなんやら金属にかわる素材として使用されておる｡また､石炭から作られはるｺｰｸｽは構成要素のほとんどが炭素なんやし､燃料や製鉄に使用されておる｡

化合物


炭素は多様な化合物を作ることができるため､これまで報告されておるもんは1000万種をはるかに超える｡二酸化炭素や一酸化炭素､炭酸､炭化物等を除き､炭素の化合物は有機化合物（有機物）と呼ばれ､生命活動で生産されるほか､有機化学によって人工的にもようけの物質が生み出されておる｡
無機化合物として一般的な二酸化炭素 (CO2) は大気中にわずか含まれ､光合成や呼吸やらなんやら生命活動と密接なかかわりを持つ｡また､炭酸塩として方解石（石灰岩）やらなんやらの鉱物中にも分布しておる｡
金属とのあいだでは炭素はｶｰﾊﾞｲﾄﾞ (C-) やｱｾﾁﾘﾄﾞ (C22-) の形で化合物をつくる｡銑鉄と鋼の関係で見られはるように､金属中の炭素量は硬度やらなんやらの特性に大きな影響を与える｡また､炭化ｹｲ素 (SiC) やらなんやらいくつかの炭素化合物は格子状の結晶構造を持ち､ﾀﾞｲﾔﾓﾝﾄﾞと似た性質を持つ｡

炭素のｵｷｿ酸


炭素のｵｷｿ酸は慣用名をもつ｡次にそれらを挙げる｡
ｵｷｿ酸の名称 化学式 構造式 ｵｷｿ酸塩の名称 備考
炭酸
(carbonic acid) 		H2CO3   炭酸塩
( - carbonate ) 		遊離酸は単離できへん｡塩は安定｡
過炭酸（ﾍﾟﾙｵｷｿ一炭酸）
(peroxomono carbonic acid) 		H2CO4   過炭酸塩
( - peroxomono cabonite ) 		遊離酸は単離できへん｡塩は安定｡
※ｵｷｿ酸塩名称の'-'にはｶﾁｵﾝ種の名称が入る｡

環境との関わり


大気中の二酸化炭素は炭素固定のﾌﾟﾛｾｽによって各種有機物として固定されるが､呼吸や微生物による分解やらなんやらの生命活動､せやへんかったら火山活動やらなんやらによって大気中へ放出される｡こへんな風な炭素循環は地球の環境を考える上で重要なんやし､特に地球温暖化への対策として観測･研究が行われておる｡

外部ﾘﾝｸ


ｶﾃｺﾞﾘ：炭素の化合物
ｶﾃｺﾞﾘ：炭素
ｶﾃｺﾞﾘ：元素







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