第2章　炭与碳

2.1　概述

碳作为化学元素，广泛存在于浩瀚宇宙与地球上。碳的生成可追溯到宇宙起源与地球的形成。根据宇宙大爆炸(Big Bang)学说，最初在宇宙间是充满高能量的光，大约在150亿年前，这个巨大的能量块发生爆炸。后来温度下降，光开始转化为物质，最初生成基本粒子，其基本粒子又形成氢(H)与氦(He)，三个氦原子结合就生成了碳，元素符号为C。

根据原子核物理与化学的知识，原子的光谱与化学性质几乎完全取决于原子序数(Z)，碳元素的原子序数是6，即碳原子核电荷数是6。因此，碳原子核内的质子数为6，或者说中性碳原子的核外电子数也为6，碳原子的价数为2价、3价或4价。

关于碳与炭的区别，具体如下。

“碳”与“炭”这两个词，在有关食品、药品、电池工业等的文章中经常出现，如碳水化合物，活性炭等。“碳”与“炭”有时混用，意思表达不清，有时会导致误解。实际上，“碳”是化学元素C的中文名称，左偏旁“石”字表明碳是一种非金属元素，碳代表原子序数为6的一类原子。由碳元素组成的单质有非晶态炭、石墨、金刚石等同素异形体。由碳元素组成的化合物则为数极多，最简单的如一氧化碳、二氧化碳等无机化合物，而有机化合物则都含碳元素。所以，“碳”是一个与化学的“元素”密切相关的概念，是20世纪初西方近代化学传入我国创造出来并流行的。而“炭”是概括的工业性名词，我国用“炭”这个字已有两千多年的历史，如木炭、煤炭和焦炭等。炭是化学成分不纯，随着原料及制备工艺和条件不同而形成的无恒定组成及性质的含碳物质。木炭随所用木料及烧制工艺和条件的不同，其化学组成和性质也不同，煤炭有不同种类，其成分及性质也有所不同。焦炭由于配煤及工艺的不同，所含杂质和性质也经常变化，与化学元素有关的名词均用“碳”。例如：碳水化合物、碳酸、碳源、碳酸盐、碳化、渗碳、脱碳、碳素钢、碳链、碳环、碳化物、二十碳酸、二十碳五烯酸等。“炭”则都是物质的名称，而所指的物质是混合物。除上述木炭等外，还可举出骨炭、血炭、动物炭、木质炭、活性炭、炭黑、炭砖、炭精电极、炭精棒等。以上虽然就“碳”和“炭”两个词的关系和区别进行了基本说明，但事物是复杂的，有时在区分上可能存在不同的认识。在此情况下，宜以全国科学技术名词审定委员会公布的名词为准。