คาร์บอน
คาร์บอน (อังกฤษ: Carbon) เป็นธาตุในตารางธาตุที่มีสัญลักษณ์ C และเลขอะตอม 6 เป็นธาตุอโลหะที่มีอยู่มาก มีวาเลนซ์ 4 และมีหลายอัญรูป:
- เพชร โครงสร้างยึดเหนี่ยว: 4 อิเล็กตรอนใน sp3–orbital แบบ 3 มิติ
- แกรไฟต์ (หนึ่งในสารที่อ่อนที่สุด) โครงสร้างยึดเหนี่ยว: 3 อิเล็กตรอนใน sp2–orbital 2 มิติ และ 1 อิเล็กตรอนใน p-orbital
- ฟูลเลอไรต์ (หรือ ฟูลเลอรีน) คือโมเลกุลขนาดนาโนเมตร ในรูปแบบที่เรียบง่าย คาร์บอน 60 อะตอมจะเรียงตัวคล้ายกับชั้นแกรไฟต์
 Graphite (left) and diamond (right), two allotropes of carbon | ||||||
| คาร์บอน | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Allotropes | graphite, diamond and more (see Allotropes of carbon) | |||||
| Appearance | ใส (เพชร) & สีดำ (แกรไฟต์) | |||||
| Standard atomic weight Ar°(C) | ||||||
| ||||||
| คาร์บอน in the periodic table | ||||||
| ||||||
| Group | group 14 (carbon group) | |||||
| Period | period 2 | |||||
| Block | p-block | |||||
| Electron configuration | [He] 2s2 2p2 | |||||
| Electrons per shell | 2, 4 | |||||
| Physical properties | ||||||
| Phase at STP | ของแข็ง | |||||
| Sublimation point | 3915 K (3642 °C, 6588 °F) | |||||
| Density (near r.t.) | amorphous:[2] 1.8–2.1 g/cm3 diamond: 3.515 g/cm3 graphite: 2.267 g/cm3 | |||||
| Triple point | 4600 K, 10800[3][4] kPa | |||||
| Heat of fusion | 117 (แกรไฟต์) kJ/mol | |||||
| Molar heat capacity | 6.155 (เพชร) 8.517 (แกรไฟต์) J/(mol·K) | |||||
| Atomic properties | ||||||
| Oxidation states | −4, −3, −2, −1, 0, +1,[5] +2, +3,[6] +4[7] (a mildly acidic oxide) | |||||
| Electronegativity | Pauling scale: 2.55 | |||||
| Ionization energies |
| |||||
| Atomic radius | empirical: 77 pm | |||||
| Covalent radius | 77(sp³), 73(sp²), 69(sp) pm | |||||
| Van der Waals radius | 170 pm | |||||
 | ||||||
| Other properties | ||||||
| Natural occurrence | primordial | |||||
| Crystal structure | เพชร เพชร crystal structure for คาร์บอน (เพชร,ใส) | |||||
| Speed of sound thin rod | 18350 (diamond) m/s (at 20 °C) | |||||
| Thermal expansion | 0.8 (diamond)[8] µm/(m⋅K) (at 25 °C) | |||||
| Thermal conductivity | 900-2300 (diamond) 119-165 (graphite) W/(m⋅K) | |||||
| Magnetic ordering | ไดอะแมกเนติก[9] | |||||
| Young's modulus | 1050 (เพชร)[8] GPa | |||||
| Shear modulus | 478 (เพชร)[8] GPa | |||||
| Bulk modulus | 442 (เพชร)[8] GPa | |||||
| Poisson ratio | 0.1 (เพชร)[8] | |||||
| Mohs hardness | 10 (เพชร) 1-2 (แกรไฟต์) | |||||
| CAS Number | 7440-44-0 | |||||
| History | ||||||
| Discovery | ชาวอียิปต์ and ชาวสุมาเรียน[10] (3750 BC) | |||||
| ได้รับการยอมรับว่าเป็นธาตุโดย | อองตวน ลาวัวซิเอ[11] (1789) | |||||
| Isotopes of คาร์บอน | ||||||
| Template:infobox คาร์บอน isotopes does not exist | ||||||
Lamp black ประกอบด้วยพื้นที่ที่เป็นแกรไฟต์ขนาดเล็ก ๆ ซึ่งพื้นที่เหล่านี้จะกระจายสุ่ม จึงมีโครงสร้างไอโซโทรปิก
Glassy carbon มีโครงสร้างไอโซโทรปิกและมีความแข็งพอ ๆ กับกระจก ซึ่งต่างจากแกรไฟต์ที่ชั้นแกรไฟต์ไม่ได้เรียงซ้อนกันเหมือนกระดาษเรียบ ๆ แต่เรียงเหมือนกับกระดาษที่ขยำแล้ว
คาร์บอนไฟเบอร์มีลักษณะคล้ายกับ glassy carbon ภายใต้การผลิตแบบพิเศษ (การยืดไฟเบอร์อินทรีย์และการทำเป็นคาร์บอน) ทำให้สามารถจัดระนาบคาร์บอนในทิศทางของไฟเบอร์ได้ ในทิศตั้งฉากกับแกนไฟเบอร์ ไม่มีการตั้งระนาบของคาร์บอน ทำให้ไฟเบอร์ที่ได้มีความแข็งแรงมากกว่าเหล็กกล้า
คาร์บอนปรากฏในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด และเป็นพื้นฐานของอินทรีย์เคมี นอกจากนี้ อโลหะนี้มีคุณสมบัติทางเคมีที่สามารถทำพันธะกับตัวเอง และธาตุอื่น ๆ เป็นจำนวนมาก เกิดได้เป็นสารประกอบเกือบ 10 ล้านกว่าชนิด เมื่อรวมกับออกซิเจน จะเกิดเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งต่อการเจริญเติบโตของพืช เมื่อรวมกับไฮโดรเจน จะเกิดเป็นสารประกอบต่าง ๆ ที่เรียกรวม ๆ ว่าไฮโดรคาร์บอน ซึ่งจำเป็นต่ออุตสาหกรรมในรูปแบบของเชื้อเพลิงฟอสซิล เมื่อรวมกับทั้งไฮโดรเจนและออกซิเจน สามารถจะเกิดเป็นสารประกอบได้หลายประเภท เช่น กรดไขมัน ซึ่งจำเป็นต่อชีวิต และเอสเทอร์ ซึ่งให้รสชาติแก่ผลไม้หลายชนิด ไอโซโทป คาร์บอน-14 ใช้ในการวัดอายุโดยใช้กัมมันตภาพรังสี