低碳名词详解

2010-7-08 23:33 来源: 低碳网
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 低碳名词解释

   低碳,英文为low carbon。意指较低(更低)的温室气体(二氧化碳为主)排放。随着世界工业经济的发展、人口的剧增、人类欲望的无限上升和生产生活方式的无节制,世界气候面临越来越严重的问题,二氧化碳排放量越来越大,地球臭氧层正遭受前所未有的危机,全球灾难性气候变化屡屡出现,已经严重危害到人类的生存环境和健康安全,即使人类曾经引以为豪的高速增长或膨胀的GDP也因为环境污染、气候变化而大打折扣(也因此,各国曾呼唤“绿色GDP”的发展模式和统计方式)。


  碳的简介

  碳化合物一般从化石燃料中获得,然后再分离并进一步合成出各种生产生活所需的产品,如乙烯、塑料等。

  碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨;有无定形碳如煤;有复杂的有机化合物如动植物等;碳酸盐如大理石等。 单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等。

  常温下单质碳的化学性质不活泼,不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂;不同高温下与氧反应,生成二氧化碳或一氧化碳;在卤素中只有氟能与单质碳直接反应;在加热下,单质碳较易被酸氧化;在高温下,碳还能与许多金属反应,生成金属碳化物。碳具有还原性,在高温下可以冶炼金属。

  化学符号:C

  元素原子量:12.01

  用途

  质子数:6

  原子序数:6

  周期:2

  族:ⅣA

  电子层分布:2-4

  原子体积:4.58立方厘米/摩尔

  原子半径(计算值):70(67)pm

  共价半径:77 pm

  范德华半径: 170 pm

  电子构型 :1s22s22p2

  电子在每能级的排布: 2,4

  氧化价(氧化物): 4,3,2(弱酸性)

  颜色和外表:黑色(石墨), 无色(金刚石) 木炭,活性炭,炭黑

  物质状态 :固态

  物理属性: 反磁性

  熔点:约为3727 ℃(金刚石3550 ℃)

  沸点:约为4827 ℃(升华)

  摩尔体积 :5.29×10-6m3/mol

  元素在太阳中的含量:(ppm) 3000

  元素在海水中的含量:(ppm) 太平洋表面 23

  元素在地壳中含量:(ppm)4800

  莫氏硬度:石墨1-2 ,金刚石 10

  氧化态: 主要为-4,,C+2, C+4 (还有其他氧化态)

  化学键能: (kJ /mol) C-H 411 C-C 348 C=C 614 C≡C 839 C=N 615 C≡N 891 C=O 745 C≡O 1074

  晶胞参数: a = 246.4 pm b = 246.4 pm c = 671.1 pm α = 90° β = 90° γ = 120°

  电离能:(kJ/ mol) M  -M+ 1086.2 M+  -M2+ 2352 M2+  -M3+ 4620 M3+  -M4+ 6222 M4+  -M5+ 37827 M5+  -M6+ 47270

  单质密度:3.513 g/cm3(金刚石)、2.260 g/cm3(石墨,20 ℃)

  电负性:2.55(鲍林标度)

  比热:710 J/(kg·K)

  电导率:0.061×10-6/(米欧姆)

  热导率:129 W/(m·K) 第一电离能 1086.5 kJ/mol 第二电离能 2352.6 kJ/mol 第三电离能 4620.5 kJ/mol 第四电离能 6222.7 kJ/mol 第五电离能 37831 kJ/mol 第六电离能 47277.0 kJ/mol

  成键:碳原子一般是四价的,这就需要4个单电子,但是其基态只有2个单电子,所以成键时总是要进行杂化。最常见的杂化方式是sp3杂化,4个价电子被充分利用,平均分布在4个轨道里,属于等性杂化。这种结构完全对称,成键以后是稳定的σ键,而且没有孤电子对的排斥,非常稳定。金刚石中所有碳原子都是这种以此种杂化方式成键。烷烃的碳原子也属于此类。

  根据需要,碳原子也可以进行sp2或sp杂化。这两种方式出现在成重键的情况下,未经杂化的p轨道垂直于杂化轨道,与邻原子的p轨道成π键。烯烃中与双键相连的碳原子为sp 2杂化。 由于sp2杂化可以使原子共面,当出现多个双键时,垂直于分子平面的所有p轨道就有可能互相重叠形成共轭体系。苯是最典型的共轭体系,它已经失去了双键的一些性质。石墨中所有的碳原子都处于一个大的共轭体系中,每一个片层有一个。