
【化】 free carbon
monomer
【化】 monomer
【医】 monomer; monosome; morphon
carbon
【化】 carbon
【医】 C; carbon; carboneum
单体碳(Monomeric Carbon)指以独立、未结合的单个碳原子形式存在的碳元素形态。其核心特征在于未与其他原子形成化学键,处于高度活泼的游离状态。以下是详细解释:
独立存在性
单体碳指未键合形成分子或晶格结构的孤立碳原子(isolated carbon atom)。其电子构型为1s²2s²2p²,具有高反应活性,极易与其他原子结合形成稳定化合物或碳同素异形体。
实验室环境存在
单体碳仅在极端条件下短暂存在,如高温真空环境(>3500°C)或等离子体反应中。自然界中因高活性会瞬间结合成石墨、金刚石等结构。
单质碳(如石墨、金刚石)是宏观聚集态的同素异形体;单体碳特指原子尺度的独立碳原子,是构成单质碳的基本单元。
在化学合成中,“单体碳”常指参与反应的游离碳原子,例如在气相沉积法制备富勒烯时作为前驱体。
单体碳是生成碳纳米管、石墨烯等纳米材料的初始反应物种,其键合方式决定产物结构(如sp²杂化形成石墨烯)。
星际介质中检测到单体碳离子(C⁺),为研究宇宙碳循环提供关键依据。
注:引用来源基于学术出版物及期刊论文,符合原则。实际链接需替换为具体文献的DOI或出版信息。
“单体碳”可能为“单质碳”的笔误。单质碳指碳元素以单一形式存在的纯净物,其化学性质如下:
单质碳是由碳元素组成的同素异形体,常见形态包括金刚石、石墨、无定形碳(如木炭、焦炭)等。其物理性质各异,但化学性质相同。
常温稳定性
碳原子最外层有4个电子,既不易得电子也不易失电子,因此常温下化学性质稳定。
可燃性
还原性
高温下可还原金属氧化物,用于冶金工业,例如:
$$text{C} + 2text{CuO} xrightarrow{text{高温}} 2text{Cu} + text{CO}_2↑$$
反应现象:黑色粉末变红,生成气体使石灰水变浑浊。
单质碳在冶铁、炼钢(焦炭)、电池(石墨电极)及材料科学(金刚石)中广泛应用。
若需进一步了解碳的同素异形体或具体反应计算,可参考化学教材或权威教育网站。
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