碳原子的物理性质

2016/10/27 11:01:25

碳原子(carbon) 化学符号:C 元素原子量:12.011 质子数:6 原子序数:6 周期:2 族:IVA

是构成生物体的最基本元素

物理性质

碳原子(carbon)

化学符号:C

元素原子量:12.011

质子数:6

原子序数:6

周期:2

族:IVA

电子层分布:2-4

原子体积: 4.58 cm3/mol

原子半径:91pm

共价半径:77 pm

范德华半径: 170 pm

电子构型:1s22s22p2

电子在每能级的排布: 2，4

氧化价(氧化物): 4，3，2(弱酸性)

颜色和外表:黑色(石墨)， 无色(金刚石)

物质状态 :固态

物理属性:反磁性

熔点:约为3550 ℃(金刚石)

沸点:约为4827 ℃(升华)

摩尔体积:5.29×10-6m3/mol

元素在太阳中的含量:(ppm) 3000

元素在海水中的含量:(ppm)太平洋表面 23

元素在地壳中含量:(ppm)4800

莫氏硬度:石墨1-2 ，金刚石 10

氧化态: 主要为-4,，C+2， C+4 (还有其他氧化态)

化学键能: (kJ /mol) C-H 411 C-C 348 C=C 614 C≡C 839 C=N 615 C≡N 891 C=O 745 C≡O 1074

晶胞参数: a = 246.4 pm b = 246.4 pm c = 671.1 pm α = 90° β = 90° γ = 120°

电离能:(kJ/ mol) M - M+ 1086.2 M+ - M2+ 2352 M2+ - M3+ 4620 M3+ - M4+ 6222 M4+ - M5+ 37827 M5+ - M6+ 47270 。

单质密度:3.513 g/cm3(金刚石)、2.260 g/cm3(石墨，20 ℃)

电负性:2.55(鲍林标度)

比热:710 J/(kg·K)

电导率:0.061×10-6/(米欧姆)

热导率:129 W/(m·K)第一电离能1086.5 kJ/mol 第二电离能2352.6 kJ/mol 第三电离能 4620.5 kJ/mol 第四电离能 6222.7 kJ/mol 第五电离能 37831 kJ/mol 第六电离能 47277.0 kJ/mol 。

成键:碳原子一般是四价的，这就需要4个单电子，但是其基态只有2个单电子，所以成键时总是要进行杂化。最常见的杂化方式是sp3杂化，4个价电子被充分利用，平均分布在4个轨道里，属于等性杂化。这种结构完全对称，成键以后是稳定的σ键，而且没有孤电子对的排斥，非常稳定。金刚石中所有碳原子都是这种以此种杂化方式成键。烷烃的碳原子也属于此类。

同位素:C60\C12\C14(考古测定年代)