化学式

C

トピックカバー

背景
炭素の基本情報
炭素の発生
炭素とナノテクノロジー
同位体
炭素の生産
炭素の健康面
炭素の主要な特性
炭素の応用

背景

先史時代から、人間は炭素の存在を認識してきました。 洞窟の人々が火を作ったとき、彼らは煙の形成を見ました。 黒煙の色は、未燃材料からの炭素粒子の指標である。

その後、石油はランプの燃料として使用されました。 油の燃焼は、ランプの内部にすすのカバーを形成した炭素の放出をもたらした。 このすすのカバーは、ランプブラックとして知られるようになりました。 ランプブラックは、インクを作るためにバルサムガムやオリーブオイルと混合しました。炭は炭素の最も一般的な形態です。

炭は炭素の最も一般的な形態です。 空気、特に酸素の非存在下で加熱された木材は、木炭の形成をもたらす。 フランスの物理学者René Antoine Ferchault Reaumurは、炭素が元素である可能性があることに気づき、1722年にこの効果のための研究を発表しました。 炭素の公式の分類は、18世紀の終わりに起こった。 それは最初に炭、charbonのための前のラテン語の言葉に基づいてCarboneと命名されました。

ほぼ千万の炭素化合物があり、”有機化学”は、これらの炭素化合物の研究を扱う化学の一分野です。 以下は、いくつかの一般的な炭素化合物である:

• Acetic acid (CH3COOH)
• Ethyl alcohol (C2H5OH)
• Acetylene (C2H2)
• Benzene (C6H6)
• Methane (CH4)
• Ethylene (C2H4)
• Carbon tetrachloride (CCl4)
• Chloroform (CHCl3)
• Carbon dioxide (CO2)
• Carbon monoxide (CO)
• Carbon disulfide (CS2)

Basic Information of Carbon

Table 1. Basic Properties of Carbon

Occurrence of Carbon

Almost 18% of an individual’s body weight is due to carbon. 炭素は、人体の第二の最も一般的な要素、太陽系の第四の最も一般的な要素、宇宙の第六の最も一般的な要素と地球の地殻の第17の最も一般的な要素で 炭素はマグネシウム（Mgco3）や炭酸カルシウム（Caco3）などの鉱物に発生し、グラファイトやダイヤモンドとしてはほとんど発生しません。 炭素はまた、大気中に存在する二酸化炭素（CO2）の形態でも発生する。 二酸化炭素は大気のほんの一部を構成していますが、光合成に使用されるため、非常に重要なガスです。 石炭のいくつかの品種は、ほぼ純粋な炭素です。 天然ガス、石炭、石油には炭素が含まれています。 天然ガスと石油は、水素と炭素から作られた化合物であるすべての炭化水素です。

炭素とナノテクノロジー

グラファイトやダイヤモンドなどの炭素の同素体は何世紀にもわたって知られているが、カーボンナノチューブ、グラフェン、バックミンスターフッラーレンなどの他の同素体が最近発見されている。 これらは、ナノテクノロジーの分野の発展に重要な役割を果たしてきました。

基本的な用語では、次のように記述することができます:

• グラフェン–すべての炭素原子が3つの他の炭素原子に結合するような六角形のパターンに配置された炭素原子の単一のシート
• カーボンナノチューブ–グラフェンシート（単壁カーボンナノチューブ）から作られたチューブ。 バリエーションは、一方または両端に閉じたチューブ、およびそれらがいくつかの層の厚さ（多壁カーボンナノチューブ）であるようにグラフェンシートを転
• Buckminsterfullerene–buckyballsと呼ばれることもありますが、通常は60個の炭素原子が結合して20個の六角形の面と12個の五角形の面を持つ球状構造を形成しています。

同位体

炭素-12、炭素-13、および炭素-14は、自然に発生する炭素の三つの同位体です。

炭素-14は放射性であり、鋼板などの物体の厚さを測定するために使用されます。

炭素-14は放射性であり、鋼板などの物体の厚さを測定する また、科学者がサンプルの年齢を決定するために炭素14の半減期を使用する考古学的サンプルの”炭素年代測定”にも使用されています。

炭素の生産

グラファイト、ダイヤモンドおよび他の炭素形態は、鉱山から直接得られる。 合成ダイヤモンドは、純粋な炭素が非常に高い温度と圧力にさらされると製造することができます。 今日では、すべてのダイヤモンドの約1/3が合成的に生産されています。

炭素の健康面

炭素は生命にとって絶対に不可欠であり、生きている生物のほぼすべての分子に炭素が含まれています。 炭素はまた、生きている生物にいくつかの悪影響を及ぼします。 黒い肺は、例えば炭鉱労働者で開発される病気です。 鉱夫の肺は、炭塵が鉱夫によって吸入されるときに引き起こされる黒色を発達させる。 この炭塵は、酸素が肺に入る小さな穴を塞いで呼吸困難になり、最悪の場合には死に至る可能性があります。

炭素の主な特性

• 炭素は空気中で燃焼して一酸化炭素と二酸化炭素を形成します。
• 炭素は酸素と反応しますが、酸、水および他のそのような材料に反応または溶解しません。
• 炭素は酸素と反応しますが、酸、水および他
• 炭素は、事実上無限である長い鎖を開発する能力を持っています。 例えば、プラスチック分子は互いに連結された炭素原子の長鎖を有し、そのうちのいくつかはまた側鎖を有する。
• 炭素は多くの同素体の形態で存在する。 グラファイトおよびダイヤモンドは、結晶構造を有する同素体である。 結晶構造のない同素体は、形状または非晶質のいずれかである。
• コークス、木炭、炭素同素体およびランプブラックは非結晶同素体である。

炭素の用途

グラファイトとダイヤモンドは、幅広い用途を持つ炭素の二つの重要な同素体です。

ダイヤモンドは高価で魅力的であるため、ハイエンドのジュエリーに使用されています。

工業用ダイヤモンドは、その極端な硬度のためにガラスを切断し、研磨し、粉砕するために使用されます。

で使用されるグラファイト：

• 核反応における中性子を遅くするのに役立つ原子力発電所
• 鉛鉛筆で使用されるグラファイト
• グラファイトは、機械や機械部品の潤滑剤として使用されます
• グラファイト耐火物は、非湿潤炉のライニングが必要であり、酸化が問題ではない場合に使用されます。 アルミニウム生産と真空炉で

アモルファスカーボンはまた、次のような用途の様々なを見つけます。

• ゴムタイヤ
• インク
• 顔料
• 蓄音機レコード
• ストーブポリッシュ
• タイプライターリボン。