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碳行天下-
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“碳”行天下
安徽省黄山市屯溪一中 胡征善
碳在地壳中的含量不高，质量分数仅占0.087%，但它遍布各种生物体中，大气中、天然水体中、岩层中都含有碳元素。常规能源的主要组成元素是碳，自然界中碳循环的中介物质是二氧化碳，含碳能源的燃烧、人和动植物的呼吸、生物死亡后的腐败等都向大气中放出二氧化碳；绿色植物的光合作用、水体中溶解、岩层中碳酸钙型岩石转化为可溶性酸式碳酸钙等都吸收自然界中的二氧化碳，真可谓是“碳”行天下。 一、碳的原子结构及其成键特征
碳元素在元素周期表中位于第二周期第ⅣA族，碳原子核外有4个价电子，且其原子半径相对较小，因此碳原子极难失去4个电子形成C，亦很难得到4个电子形成C，但它形成共价键的能力很强，不仅可与其它非金属元素形成极性共价键（单键如C—H、C—X等；双键如C＝O、C＝S等；叁键如C≡N等），而且碳原子之间亦易自身形成碳碳单键、碳碳双键或碳碳叁键以链状、环状、球状或管状的碳骨架的形式存在。 二、多彩的“碳家族”
1、碳元素的同素异形体最多：有金刚石、石墨、Cx（x=28、32、50、60、70…240…540…的偶数——即可形成单层的球碳如C60、管碳如纳米碳管，亦可形成复层的球状或管状分子）、炔碳 [C≡C]n (n=300—500等。
2、无机碳化物
① 离子型碳化物：如Be2C、Al4C3、Zn2C3、CaC2等，它们遇水均能水解生成CH4、CH≡C—CH3和CH≡CH。
② 原子晶体的碳化物：如SiC、B4C3。
③ 石墨型的层状碳化物：如MC8、MC24、MC36、MC48等（M通常为碱金属）。 ④ 球状碳化物：如MxC60(A为相同的或不相同的K、Rb、Cs，x通常为3。 3、含碳的离子：CO32—、HCO3—、—CN、—SCN、—OCN等。 三、“碳家族”之最
1、在所有非金属元素的同素异形体中，碳元素的同素异形体数目最多；在碳元素的同素异形体中，石墨的熔点最高。
2、在天然存在的物质中金刚石最硬，莫氏硬度为10。
3、碳元素所形成的化合物最多，有数千万种。
4、CO2和CH4都是温室气体（N2O、H2O（g、O3等也是温室气体），但由于人类的生产生活活动，使得大气中CO2含量增幅较大，是温室效应加剧的罪魁祸首。人类正在努力减排或回收CO2以消除CO2对气候的影响。