碳的同素异形体

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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。

碳单质可大致分为三类：普通碳单质，自由基，全碳有机物。

种类

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

名称	化学式/表达式	微观结构	图片	特点
·石墨 Graphite	C	多层六边形平面密铺		平滑，能导电
·钻石 Diamond	C	每个碳原子与周围四个碳原子相连		透明，导热性强，硬度高
·石墨烯 Graphene	C	单层六边形密铺		碳原子以sp2杂化轨道组成 六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜
·石墨炔 Graphdiyne	C	单层六边形密铺，有三键		sp杂化和sp2杂化的碳原子构成的晶体
·碳纳米管 Carbon Nanotube	C	六边形密铺平面组成的长圆柱体		管状的碳分子， 管上每个碳原子采取sp2杂化
·蓝丝黛尔石 Lonsdaleite	C	石墨的每两层之间有键连接		改变石墨构形形成的金刚石， 却又保留了石墨的平行六边形晶格
·无定形碳 Amorphous carbon	C	无定形结构		包含多种
·巴明斯特富勒烯（巴氏球） Buckminsterfullerene	C60	六十个碳原子组成足球形的结构		球状分子，在有机溶剂中溶解性强于一般碳单质
·其他富勒烯 Fullerene	C70，C540 等	球形的结构
·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		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		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）	C18			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	C6			（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(3~100)			(目前被合成的最大数值为100）
乙㶬和·*双原子碳 Ethune	C2	两个碳原子由碳碳四键连接		罕见的气态碳单质
*五边石墨烯 Penta-graphene	C			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
·*n (n-1) 烯自由基	Cx			极其不稳定
·聚乙㶬（直链乙炔碳） Polyethune （Linear Acetylenic Carbon）	(C2)x			硬度极高
·*单原子碳（甲㶬，卡贝）	C4·			极其不稳定