炭素 (C)

元素 6 · 非金属 · 12.011 u

612.011

炭素

非金属

電子殻ごとの電子数: 2, 4

炭素は鎖や環をなして自らと結合しやすいため、他のすべての元素を合わせたより多くの化合物を作る。知られているすべての生命はその化学の上に成り立っている。

ダイヤモンドと鉛筆の芯の黒鉛は同じ元素であり、原子の結合の並び方だけが異なる。

原子番号: 6
原子質量: 12.011 u
電子配置: [He] 2s² 2p²
族・周期・ブロック: 14 · 2 · p
酸化数: −4, +2, +4
電気陰性度: 2.55 (Pauling)
融点: 3,550 °C
沸点: 3,825 °C
密度: 2.267 g/cm³
常温での状態: 固体
外観: 黒色（黒鉛）または透明（ダイヤモンド）
発見: 古代から知られている

用途

製鉄
炭素繊維複合材料
活性炭によるろ過
黒鉛電極と鉛筆の芯

原子構造

炭素の中性原子は6個の陽子と6個の電子を持つ。最も多く存在する同位体はおよそ6個の中性子を持ち、これが質量数12の由来である。中性子の数が変われば同位体が変わり、陽子の数が変われば別の元素になる。

これらの電子は内側の電子殻から順に配置され、電子殻ごとの電子数は2, 4である。軌道表記では[He] 2s² 2p²となる。

3D electron orbitals

See where 炭素's electrons actually are — a cloud of 26,000 points sampled from the probability density |ψ|², not a cartoon of a lobe.

周期表における位置

電気を通しにくく、電子を失うのではなく得たり共有したりする元素。生物の質量のほとんどを占める。

真下の元素: ケイ素
陽子が1つ少ない元素: ホウ素
陽子が1つ多い元素: 窒素

発見と名前の由来

炭素は元素として記述される以前から、古代より知られ利用されてきた。名前の由来：ラテン語のcarbo（石炭）から。

さらに調べる

元素周期表元素周期表（インタラクティブ）118元素すべて電荷と酸化数各元素が作るイオン電子配置簡略表記と全記法モル質量計算任意の化学式のモル質量を、元素ごとに寄与する質量と質量パーセント組成とともに計算する。化学反応式の係数調整任意の化学反応式の係数を調整し、両辺の原子数を確認できるようにする。主要な化合物のモル質量以下の各化合物は、モル質量が元素ごとの計算過程とともに示されている。

原子量はIUPAC/CIAAWに基づき、物理的性質は米国国立医学図書館のPubChemに基づく。実測されていない値は推定値ではなく「未測定」として示している。

よくある質問

炭素の原子量はいくつか。

炭素の標準原子量は12.011で、IUPACの同位体組成・原子量委員会（CIAAW）が定めている。天然の同位体組成が産地によって変動するため、IUPACはこれを区間[12.0096, 12.0116]としても公表している。

炭素の陽子・中性子・電子の数はそれぞれいくつか。

炭素は6個の陽子を持つ。原子番号はそのまま陽子の数を表し、これが炭素を炭素として決定づける値である。中性の原子では電子の数も陽子と同じ6個になる。中性子の数は同位体によって異なるが、最も多く存在する同位体ではおよそ6個で、12 − 6 = 6という関係から求められる。

炭素の電子配置はどうなっているか。

炭素の電子配置は[He] 2s² 2p²である。電子は2個の電子殻に2, 4のように分布する。

炭素は金属か。

いいえ。炭素は非金属に分類され、周期表の右側に位置する。この領域の元素は電子を失うのではなく、獲得または共有する。

炭素は何族・何周期に属するか。

炭素は14族（炭素族）、第2周期に位置し、pブロックに属する。族は縦の列、周期は横の行を指す。

炭素のイオンの価数はいくつか。

炭素は化合物中でイオン4+ / 4−になることが多い。全体として見ると、とりうる酸化数は−4, +2, +4である。

炭素の融点はどのくらいか。

炭素は3,550 °Cで融解し、3,825 °Cで沸騰する。室温では固体である。

炭素は何に使われるか。

炭素の主な用途には製鉄, 炭素繊維複合材料, 活性炭によるろ過, 黒鉛電極と鉛筆の芯が挙げられる。炭素は鎖や環をなして自らと結合しやすいため、他のすべての元素を合わせたより多くの化合物を作る。知られているすべての生命はその化学の上に成り立っている。。

炭素を発見したのは誰で、名前の由来は何か。