탄소

탄소 원자모형.svg
6C
탄소 / 카본
Carbon / 炭素
평균 원자량
Average mass
12.011 Da
모노이소토픽 원자량
Monoisotopic mass
12.000000 Da
밀도 (실온) 2.267[1] g·cm³
3.513[2] g/cm³
원자 반지름 67 pm
물리적 성질 상세 설명
상온에서의 상태 녹는점 끓는점 전기음성도 2.55
고체 3550 °C 4027 °C 전자친화도 153.9 kJ/mol
융해열 기화열 열용량 (25°C) 결정모양 육방정계[1], 다이아몬드 큐빅[2]
50.2 kJ/mol 100[1] kJ/mol
120[2] kJ/mol
8.517[1] J/(mol·K)
6.115[2] J/(mol·K)
CAS 등록번호 7440-44-0
  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 흑연 기준
  2. 2.0 2.1 2.2 2.3 다이아몬드 기준

1 개요[편집]

원자번호는 6번, 기호는 C이다. 주기율표 14족 2주기에 위치한 비금속 원소이다.

2 특성[편집]

sp² 탄소는 얇은 판 모양을 형성하려는 경향이 있으며, sp³ 탄소는 정사면체 구조를 형성하려는 경향이 있다. 전자의 결정이 그래핀이고, 후자의 결정이 다이아몬드이다.

가장 바깥쪽 원자 껍질에 4개의 전자를 가지고 있어서 4개의 빈 자리[1]를 가지므로 매우 다양한 종류의 원소와 결합할 수 있어서 셀 수 없을 만큼 많은 화합물을 만들어낸다. 이 화합물이 얼마나 많았으면, 이것만 연구하는 유기화학이라는 학문이 따로 있다! 거기에 탄소원자의 배열 순서에 따라 여러 형태의 동소체를 가지며, 이 동소체별로도 물리적인 성질이 천차만별이다. 가전자가 4개이니 4중 결합도 있을 것처럼 보이지만, 너무 불안정해서 순식간에 떨어져 버린다.

3 탄소화합물[편집]

탄소는 원자가 전자가 4개는데다가 탄소 화합물은 고리 구조,사슬구조 등 다양한 구조를 가지기 때문에 다양한 탄소화합물이 생성될 수 있다.

4 탄소 동소체[편집]

탄소는 여러 가지 결합의 형태를 가진 동소체가 존재한다.

5 동위원소[편집]

자연계에는 총 세 가지 동위원소가 존재한다.

  • 12C: 자연계에 있는 탄소 중 가장 흔한 녀석들. 이 12C의 1몰 질량이 12g으로 정의되어 다른 원자량의 기준이 된다.
  • 13C: 자연계에 대략 1~1.1%가량 존재.
  • 14C: 방사성 동위원소로 자연계에 극미량 존재한다. 약 5730년의 반감기를 가지고 베타붕괴를 하여 14N로 변화, 안정화된다.

6 용도[편집]

유기화학을 포함하여 범위를 확장하면 정말 한도 끝도 없기 때문에 (ex : 이산화탄소), 여기엔 탄소가 단독으로 쓰이는 경우만 적도록 한다.

  • 흑연은 연필, 샤프심, 기타 등등 여러 곳에서 쓰인다.
  • 다이아몬드는 장신구로 쓰인다.
  • 방사선 연대측정에 쓰인다. 반감기가 적절하고 흔하기 때문.
  • 그래핀, 탄소나노튜브는 튼튼하고 전기전도성이 좋아서 신소재로 각광받고 있다.

7 각주

  1. 옥텟규칙에 의하면 최외각 전자는 8개일 경우 가장 안정하며 4보다 적을 경우에는 전자를 잃고 양이온이, 4보다 많을 경우에는 전자를 가져와서 음이온이 되려는 성질을 가진다.