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「碳的同素异形体」：修訂間差異

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{{征集意见}}{{包含非超理内容}}
{{征集意见}}{{包含非超理内容}}'''碳的同素异形体'''，是指仅由碳元素组成而结构形态却不相同的单质。同素异形体由于结构不同，物理性质与化学性质上也有差异。目前随着锑际超理学家的不懈努力，人们已经制备出了多种碳单质。其中很大一部分碳单质在许多领域都有着重要应用。


施工中
碳单质可大致分为三类：普通碳单质，自由基，全碳有机物。
 
碳的同素异形体，是指是指由碳元素组成，而结构形态却不相同的单质。同素异形体由于结构不同，物理性质与化学性质上也有差异。目前随着锑际超理学家的不懈努力，人们已经制备出了多种碳单质。


== 种类 ==
== 种类 ==
{| class="fandom-table"
{| class="fandom-table"
|+<small>注：含*的代表不能在标况下稳定存在，含“·”的代表这种物质在现实中存在</small>
|+<small>注：含“*”的代表不能在标况下稳定存在，含“·”的代表这种物质在现实中存在</small>
!名称
!名称
!化学式/表达式
!化学式/表达式
!微观结构
!图片
!图片
!特点
!特点
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'''Graphite'''
'''Graphite'''
|C
|C
|多层六边形平面密铺
|[[File:石墨.jpg|无框]]
|[[File:石墨.jpg|无框]]
|平滑，能导电
|平滑，能导电
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'''Diamond'''
'''Diamond'''
|C
|C
|每个碳原子与周围四个碳原子相连
|[[File:钻石.jpg|无框]]
|[[File:钻石.jpg|无框]]
|透明，导热性强，硬度高
|透明，导热性强，硬度高
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'''Graphene'''
'''Graphene'''
|C
|C
|单层六边形密铺
|[[File:石墨烯.jpg|无框]]
|[[File:石墨烯.jpg|无框]]
|碳原子以sp2杂化轨道组成
|碳原子以sp2杂化轨道组成
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'''Graphdiyne'''
'''Graphdiyne'''
|C
|C
|单层六边形密铺，有三键
|[[File:石墨炔.png|无框]]
|[[File:石墨炔.png|无框]]
|sp杂化和sp<sup>2</sup>杂化的碳原子构成的晶体
|sp杂化和sp<sup>2</sup>杂化的碳原子构成的晶体
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'''Carbon Nanotube'''
'''Carbon Nanotube'''
|C
|C
|六边形密铺平面组成的长圆柱体
|[[File:碳纳米管.jpg|无框]]
|[[File:碳纳米管.jpg|无框]]
|管状的碳分子，
|管状的碳分子，
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'''Lonsdaleite'''
'''Lonsdaleite'''
|C
|C
|介于石墨和金刚石之间
|[[File:Lonsdaleite.jpg|无框]]
|[[File:Lonsdaleite.jpg|无框]]
|改变石墨构形形成的金刚石，
|改变石墨构形形成的金刚石，
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'''Amorphous carbon'''
'''Amorphous carbon'''
|C
|C
|无定形结构
|[[File:煤炭.jpg|无框]]
|[[File:煤炭.jpg|无框]]
|包含多种
|包含多种
|-
|-
|·巴明斯特富勒烯
|·巴明斯特富勒烯（巴氏球）
'''Buckminsterfullerene'''
'''Buckminsterfullerene'''
|C<sub>60</sub>
|C<sub>60</sub>
|六十个碳原子组成足球形的结构
|[[File:富勒烯.jpg|无框]]
|[[File:富勒烯.jpg|无框]]
|球状分子，在有机溶剂中溶解性强于一般碳单质
|球状分子，在有机溶剂中溶解性强于一般碳单质
第68行： 第75行：
|C<sub>70</sub>，C<sub>540</sub>
|C<sub>70</sub>，C<sub>540</sub>
等
等
|球形的结构
|[[File:C540.jpg|无框]]
|[[File:C540.jpg|无框]]
|
|
|-
|·碳纳米泡沫
'''Carbon Nanofoam'''
|C
|每个单位由两层交叉的小型石墨烯组成
|[[File:碳纳米泡沫.jpg|无框]]
|在低温时具磁性
密度极低
|-
|·蜡石
'''Chaoite'''
|C
|类似于石墨，层的面积较小
|[[File:蜡石.jpg|无框]]
|[[地球]]上已知的最软的物质之一
|-
|·聚合钻石纳米棒（超钻石）
'''Aggregated diamond nanorods'''
|C
|
|暂无
|未知
|-
|·环十八-1,3,5,7,9,11,13,15,17-九炔
（环18碳，18-轮炔）
|C<sub>18</sub>
|
|[[File:环18碳.jpg|无框]]
|碲球条件下能够热力学稳定最小的环[n]碳
|-
|*苯三炔和环己六烯（6-轮炔）
'''cracatene'''
|C<sub>6</sub>
|
|[[File:C6分子.jpg|无框]]
|（碲球人已经尝试合成它，但未取得成功）
|-
|*其他环n (0.5n)炔
环n n烯
|C<sub>(3~100)</sub>
|
|
|(目前被合成的最大数值为100）
|-
|[[乙㶬]]和·*双原子碳
'''Ethune'''
|C<sub>2</sub>
|两个碳原子由碳碳四键连接
|[[File:加压安瓿玻封的液态乙㶬.png|无框]]
|罕见的气态碳单质
|-
|2-轮炔
|C<sub>2</sub>
|由乙炔掰弯而得
|[[File:安瓿里的2-轮炔.jpg|无框]]
|不稳定，掰弯100秒左右后立即回弹
|-
|*[[五边石墨烯]]
'''Penta-graphene'''
|C
|
|[[File:五边石墨烯.jpg|无框]]
|半衰期250秒，与大多物质发生剧裂加成反应
|-
|海尔克碳
'''Haeckelite'''
|C
|
|
|碲球人设想过该物质
|-
|[[准晶体碳]]
|C
|
|
|
|-
|正八面体烷
|C<sub>6</sub>
|正八面体结构
|
|白色粉末
|-
|·*n (n-1) 烯自由基
|C<sub>x</sub>
|
|
|极其不稳定
|-
|·[https://antimony.fandom.com/zh/wiki/乙㶬#.E8.81.9A.E5.90.88 聚乙㶬]（直链乙炔碳）
'''Polyethune'''
'''（Linear Acetylenic Carbon）'''
|(C<sub>2</sub>)<sub>x</sub>
|
|[[File:聚乙㶬.png|无框]]
|硬度极高
|-
|·*单原子碳（甲㶬，卡贝）
|C<sup>4·</sup>
|
|
|极其不稳定
|-
|立方烯
|{{Chem|C8}}
|正方体，4个碳碳双键与上下两面相垂直
|
|
|-
|五碳化合物
|{{Chem|C5}}
|类似两个倒置三棱锥形
|[[File:五碳化合物.png|无框]]
|键角非常小，极其不稳定，极易发生内部加成或者开环反应。
|-
|体心立方堆积去氢立方烷
|(C<sub>8</sub>)<sub>n</sub>
|去氢立方烷之间以共价键相连
|
|碳碳键键角分别为90°和125°15'
|}
|}
未完成
<br />
[[Category:超理概念]]
[[Category:超理概念]]
[[Category:同素异形体]]
[[Category:同素异形体]]

於 2023年7月4日 (二) 04:19 的最新修訂

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碳的同素異形體，是指僅由碳元素組成而結構形態卻不相同的單質。同素異形體由於結構不同，物理性質與化學性質上也有差異。目前隨着銻際超理學家的不懈努力，人們已經製備出了多種碳單質。其中很大一部分碳單質在許多領域都有着重要應用。

碳單質可大致分為三類：普通碳單質，自由基，全碳有機物。

種類[編輯]

註：含「*」的代表不能在標況下穩定存在，含「·」的代表這種物質在現實中存在
名稱 化學式/表達式 微觀結構 圖片 特點
·石墨

Graphite

C 多層六邊形平面密鋪 平滑，能導電
·鑽石

Diamond

C 每個碳原子與周圍四個碳原子相連 透明，導熱性強，硬度高
·石墨烯

Graphene

C 單層六邊形密鋪 碳原子以sp2雜化軌道組成

六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜

·石墨炔

Graphdiyne

C 單層六邊形密鋪，有三鍵 sp雜化和sp2雜化的碳原子構成的晶體
·碳納米管

Carbon Nanotube

C 六邊形密鋪平面組成的長圓柱體 管狀的碳分子，

管上每個碳原子採取sp2雜化

·藍絲黛爾石

Lonsdaleite

C 介於石墨和金剛石之間 改變石墨構形形成的金剛石，

卻又保留了石墨的平行六邊形晶格

·無定形碳

Amorphous carbon

C 無定形結構 包含多種
·巴明斯特富勒烯（巴氏球）

Buckminsterfullerene

C60 六十個碳原子組成足球形的結構 球狀分子，在有機溶劑中溶解性強於一般碳單質
·其他富勒烯

Fullerene

C70，C540

等

球形的結構
·碳納米泡沫

Carbon Nanofoam

C 每個單位由兩層交叉的小型石墨烯組成 在低溫時具磁性

密度極低

·蠟石

Chaoite

C 類似於石墨，層的面積較小 地球上已知的最軟的物質之一
·聚合鑽石納米棒（超鑽石）

Aggregated diamond nanorods

C 暫無 未知
·環十八-1,3,5,7,9,11,13,15,17-九炔

（環18碳，18-輪炔）

C18 碲球條件下能夠熱力學穩定最小的環[n]碳
*苯三炔和環己六烯（6-輪炔）

cracatene

C6 （碲球人已經嘗試合成它，但未取得成功）
*其他環n (0.5n)炔

環n n烯

C(3~100) (目前被合成的最大數值為100）
乙㶬和·*雙原子碳

Ethune

C2 兩個碳原子由碳碳四鍵連接 罕見的氣態碳單質
2-輪炔 C2 由乙炔掰彎而得 不穩定，掰彎100秒左右後立即回彈
*五邊石墨烯

Penta-graphene

C 半衰期250秒，與大多物質發生劇裂加成反應
海爾克碳

Haeckelite

C 碲球人設想過該物質
准晶體碳 C
正八面體烷 C6 正八面體結構 白色粉末
·*n (n-1) 烯自由基 Cx 極其不穩定
·聚乙㶬（直鏈乙炔碳）

Polyethune （Linear Acetylenic Carbon）

(C2)x 硬度極高
·*單原子碳（甲㶬，卡貝） C4· 極其不穩定
立方烯 C8 正方體，4個碳碳雙鍵與上下兩面相垂直
五碳化合物 C5 類似兩個倒置三稜錐形 鍵角非常小，極其不穩定，極易發生內部加成或者開環反應。
體心立方堆積去氫立方烷 (C8)n 去氫立方烷之間以共價鍵相連 碳碳鍵鍵角分別為90°和125°15'


取自 "https://superscience.skywiki.org/wiki/碳的同素异形体?oldid=35457"