炭素（Carbon）は、周期表の第14族に属する元素で、元素記号はC、原子番号は6です。炭素は非常に多様な形態と化合物を形成し、生命の基盤となる重要な元素です。以下に、炭素の基本情報、物理的・化学的性質、同素体、生物学的役割、工業的利用について詳述します。
Contents
基本情報
| 和名 | 炭素 |
|---|---|
| 英名 | Carbon |
| 語源 | ラテン語 「木炭(carbo)」 |
| 元素記号 | C |
| 原子番号 | 6 |
| 原子量 | 12.01 |
| 常温(25℃)での状態 | 固体 |
| 色 | 黒（黒鉛）, 無色透明（ダイヤモンド） |
| 密度 | 3.513 g/cm3（ダイヤモンド, 20℃） |
| 融点 | 3550℃ （ダイヤモンド） |
| 沸点 | 4827℃（昇華） |
| 発見者 | 古来より知られている |
| 含有鉱物 | ダイヤモンド |
歴史
発見
名前の由来
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主な用途
炭素は多くの産業で広範囲に利用されています。
鋼鉄生産
炭素は鉄と合金を形成し、鋼鉄の硬さと強度を調整。
合成材料
炭素繊維、プラスチック、ゴムの生産に利用。
エネルギー
化石燃料（石炭、石油、天然ガス）の主要成分。
生成方法
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化合物
ダイヤモンド
- 結晶構造：正四面体
- 特徴：非常に硬く、光の屈折率が高い
- 用途：宝飾品、切削工具、研磨剤
グラファイト
- 結晶構造：六方晶系
- 特徴：柔らかく、電気伝導性が高い
- 用途：鉛筆の芯、潤滑剤、電極
フラーレン
- 結晶構造：球状
- 特徴：独特の球状構造を持ち、半導体性質
- 用途：ナノテクノロジー、薬剤運搬
カーボンナノチューブ
- 結晶構造：筒状
- 特徴：非常に高い引張強度、電気伝導性
- 用途：ナノエレクトロニクス、強化材料
グラフェン
- 結晶構造：単原子層のシート
- 特徴：優れた導電性、機械的強度
- 用途：電子デバイス、複合材料
二酸化炭素（CO₂）
炭素の酸化物であり、植物の光合成や動物の呼吸で生成される。
メタン（CH₄）
最も単純なアルカンで、天然ガスの主要成分。
主な特徴
研究事例
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