炭素【Carbon】

炭素の基本情報

最終更新

2007-04-26T00:00:00+09:00

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炭素の一般特性

名称/記号/番号

炭素 / C / 6

分類

半金属

族/周期/ブロック

14（IVB） / 2 / p

密度/硬度

黒鉛：2267kg・m^-3 / 1.0
ダイヤモンド：3513kg・m^-3 / 10.0

単体の色

黒鉛：黒色/ダイヤモンド：無色

炭素の原子特性

原子量

12.0107amu

原子半径（計測値）

70（67）pm

共有結合半径

77pm

VDW半径

170pm

電子配置

[He]2s² 2p²

電子殻

2,4

酸化数（酸化物）

4,2（両性酸化物）

結晶構造

六方晶系

炭素の物理特性

相

固体

融点

3823K（3550℃/6428°F）

沸点

5073K（4800℃/8640°F）

モル体積

5.29×10^-3m³・mol^-1

気化熱

355.8kJ・mol^-1

融解熱

不明

蒸気圧

0Pa

音の伝わる速さ

18350m・s^-1（293.15K）

その他

クラーク数

0.08%

電気陰性度

2.55（ポーリング）

比熱容量

710J・kg^-1・K^-1

導電率

0.061×10⁶m・Ω

熱伝導率

129W・m^-1・K^-1

イオン化エネルギー

第1：1086.5kJ・mol^-1/第2：2352.6kJ・mol^-1/第3：4620.5kJ・mol^-1/第4：6222.7kJ・mol^-1/第5：37831kJ・mol^-1/第6：47277kJ・mol^-1

炭素のその他情報

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炭素の特徴

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いる。有機物として全ての生物の構成材料となる。人体の乾燥重量の2/3は炭素。これは蛋白質、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。また、石油・石炭・天然ガスなどのエネルギー・原料として、あるいは二酸化炭素やメタンによる地球温暖化問題など、人間の活動と密接に関わる元素である。

炭素の歴史

有機物を不完全燃焼すれば簡単に取り出せるため、有史以前から知られていた。ダイヤモンドも稀少で硬い石として知られていた。ヨーロッパでダイヤモンドが装飾品として使用されたのはカッティング技法が開発された中世以降。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いる。

炭素の用途

• アモルファス炭素としてはカーボンブラックや活性炭が大量に生産されており、黒色顔料（インク、コピートナー、墨汁など）やゴム製品への混錬剤、石油の脱硫などの吸着剤をはじめ、極めて幅広い用途に用いられている。
• 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ブロックは黒鉛減速沸騰軽水圧力管型原子炉「RBMK-1000」やコールダーホール型をはじめとした黒鉛炉という原子炉の炉心を構成しており、中性子の速度を下げる減速材として機能している。
• ダイヤモンドは宝飾用のほかカッターや研磨材として利用されている。
• ポリマーを熱分解して作製する炭素繊維は軽くて強度が高いことから、航空機やゴルフクラブシャフトなど金属にかわる素材として使用されている。
• 石炭から作られるコークスは構成要素のほとんどが炭素であり、燃料や製鉄に使用されている。

その他

ラテン語の「炭（carbo）」から命名。