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碳
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碳
碳（tan），英文名字是carbon，是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium，意为“煤，木炭”。碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳和生物之中。碳单质很早就被人认识和利用，碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。 碳能在化学上自我结合而形成大量化合物，在生物上和商业上是重要的分子。生物体内绝大多数分子都含有碳元素。
碳的发现历程
碳的英文名称carbon来源于拉丁文中煤和木炭的名称carbo，也来源于法语中的charbon，意思是木炭。 在德国、荷兰和丹麦，碳的名字分别是Kohlenstoff、koolstof、kulstof，字面意思是煤物质。
碳在史前就已被发现，炭黑和煤是人类最早使用碳的形式。钻石大约在公元前2500年被中国熟知 ，同时煤作为碳的形式在罗马时代被使用的化学方式和现代一样：通过在一个椎体建筑物中加热被黏土覆盖的木材来排除空气。 在1722年，René Antoine Ferchault de Réaumur证明铁通过吸收一些物质能变成钢，这种物质就是现在熟知的碳。 在1772年，安东尼·拉瓦锡表明钻石是碳的一种存在形式，当他将一些钻石和煤的样品燃烧时，发现他们都不生成水，并且每克的钻石和煤所产生的二氧化碳的量是相等的。在1779年，卡尔·威廉·舍勒表明一度被认为是铅的存在形式的石墨实质上是混杂了少量铁的碳的混合物 ，并且他给了当用硝酸氧化时，产物的名字空气中的酸（"aerial acid"），即二氧化碳。 在1786年，法国化学家Claude Louis Berthollet，Gaspard Monge 和 C. A. Vandermonde通过利用拉瓦锡处理钻石的方法将石墨氧化，证明了石墨几乎全部由碳组成。 1789年，拉瓦锡在他的教科书中将碳列在元素表中。
碳的制取方法
金刚石
2005年全球钻石产量
金刚石供应链被有权利的贸易集团控制在有限数量上，并且高度集中在世界上很小的区域内。只有非常少量的矿藏有实际价值。在将矿石粉碎期间必须采取护理措施防止在此过程中金刚石遭到破损，并随后将金刚石按照密度顺序排序。在当今借助X射线将钻石按照富集密度分级之前，过程中最后的分拣步骤都是靠手工完成的。在借助X射线操作成为了家常便饭之前，分离是通过涂有油膏的皮带完成的，钻石比其他矿物更有粘附能力。
石墨
有商业价值的石墨沉积在世界各地都有，但最重要的经济来源是在中国、印度、巴西和朝鲜。在Borrowdale , Cumberland , England的石墨沉积是首先达到了足够的大小和纯度，在19世纪前，铅笔通过简单地用木条将天然石墨锯条包裹而成。二十一世纪后，小的石墨沉积通过粉碎母岩并使轻质的石墨浮出水面获得。
“数字化工具的应用，给法国工业领域的生产方式和商业模式带来了重大变革，再加上法国政府的大力推动，法国正在工业领域展现出更多的活力。”日前，在接受中国工业报记者专... [查看全部]
同位素
现代已知的同位素共有十五种，有碳8至碳22，其中碳12和碳13属稳定型，其余的均带放射性，当中碳14的半衰期长达5730年，其他的为稳定同位素。 在地球的自然界里，碳12在所有碳的含量占98.93%，碳13则有1.07%。C的原子量取碳12、13两种同位素丰度加权的平均值，一般计算时取12.01。碳12是国际单位制中定义摩尔的尺度，以12克碳12中含有的原子数为1摩尔。碳14由于具有较长的半衰期，衰变方式为β衰变，碳14原子转变为氮原子 且碳是有机物的元素之一，生物在生存的时候，由于需要呼吸，其体内的碳14含量大致不变，生物死去后会停止呼吸，此时体内的碳14开始减少。人们可透过倾测一件古物的碳14含量，来估计它的大概年龄，这种方法称之为碳定年法。
同素异形体
一些碳的同素异形体
以无烟煤（一种煤炭类型），石墨和钻石的形式天然的存在，历史上更容易得到的是煤灰或木炭。最终这些不同的材料被认为是由相同的元素形成的。不惊奇的是，钻石是最难确认的。来自佛罗伦萨（意大利）的博物学者Giuseppe Averani和医学工作者Cipriano Targioni首先发现了钻石是可以被加热摧毁的。在1694年他们使用一个大型放大镜聚集阳光到钻石上，宝石最终消失了。Pierre-Joseph Macquer和Godefroy de Villetaneuse在1771年重复了这个实验。之后，在1796年，英国化学家Smithson Tennant展示其燃烧后生成的仅仅是CO2而最终证明了钻石只是碳的一种形式。
金刚石是最为坚固的一种碳结构，其中的碳原子以晶体结构的形式排列，每一个碳原子与另外四个碳原子紧密键合，成空间网状结构，最终形成了一种硬度大、活性差的固体。金刚石的熔沸点高，熔点超过3500℃，相当于某些恒星表面温度。在金刚石分子中，每一个碳原子都被另外四个碳原子包围着，这些碳原子
... 查看全文碳对于现有已知的所有生命系统都是不可或缺的，没有它，生命不可能存在。
除食物和木材以外的碳的主要经济利用是烃（最明显的是石油和天然气）的形式。原油由石化行业在炼油厂通过分馏过程来生产其他商品，包括汽油和煤油。
纤维素是一种天然的含碳的聚合物，从棉、麻、亚麻等植物中获取。纤维素在植物中的主要作用的维持植物本身的结构。来源于动物的具有商业价值的聚合物包括羊毛、羊绒、丝绸等都是碳的聚合物，通常还包括规则排列在聚合物主链的氮原子和氧原子。
碳及其化合物多种多样。碳还能与铁形成合金，最常见的是碳素钢；石墨和黏土混合可以制用于书写和绘画的铅笔芯，石墨还能作为润滑剂和颜料，作为玻璃制造的成型材料，用于电极和电镀、电铸，电动马达的电刷，也是核反应堆中的中子减速材料；焦炭可以用于烧烤、绘图材料和炼铁工业；宝石级金刚石可作为首饰，工业用金刚石用于钻孔、切割和抛光，以及加工石头和金属的工具。
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