碳 (C) - 元素周期表第6号元素

碳是元素周期表中的第6号元素，化学符号为C，是生命的基础元素。 **基本信息** - 原子序数：6 - 相对原子质量：12.011 - 电子组态：[He] 2s² 2p² - 化合价：-4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4 - 分类：非金属元素 - 族/周期：第14族/第2周期 **物理性质** - 状态：常温下为固体 - 同素异形体： * 金刚石：无色透明，硬度最高 * 石墨：黑色，导电性好 * 富勒烯：C₆₀等球形结构 * 石墨烯：单层碳原子平面 - 密度：金刚石3.51 g/cm³，石墨2.267 g/cm³ - 熔点：3550℃（石墨） - 沸点：4027℃ **化学性质** - 化学活性：常温下稳定，高温下活泼 - 燃烧：在氧气中燃烧生成二氧化碳 - 还原性：可还原金属氧化物 - 成键能力：可形成单键、双键、三键 - 同位素： * 碳-12（¹²C）：丰度98.93% * 碳-13（¹³C）：丰度1.07% * 碳-14（¹⁴C）：放射性，半衰期5730年 **发现历史** - 古代已知元素 - 1789年，安托万·拉瓦锡将碳列为元素 - 名称来源：拉丁语"carbo"，意为"木炭" **应用** - 有机化学：所有有机化合物的基础 - 能源：煤、石油、天然气的主要成分 - 材料：金刚石、石墨、碳纤维 - 塑料和聚合物：基于碳的化合物 - 医药：药物分子的基础 - 冶金：焦炭用于钢铁生产 **有趣事实** - 碳是生命的基础元素，存在于所有有机化合物中 - 碳可以形成超过1000万种化合物 - 碳-14用于放射性碳定年法 - 石墨烯是已知最薄、最坚固的材料 - 碳循环对地球生态系统至关重要