Carbon: (記号: C) 原子番号6
目次
カーボン定義
noun
plural: carbons
car-bon, /ˈkɑɹbən/
（生化学）原子番号6の化学元素で、水素、酸素などと結合して有機化合物を形成して広く分布している。
語源。 ラテン語のcarbō（「木炭」、「石炭」）。 記号は C
概要
炭素は自然界の化学元素の一つであり、その化学的性質から「炭素」と呼ばれています。 化学元素とは、1種類の原子の純粋な物質を指します。 現在、94種類が天然元素であり、24種類が合成元素である。
炭素の性質
炭素は周期表で6番目の元素です。 原子量は12.011である。 記号はC。昇華点は3642℃。 炭素は非金属である。 原子番号は6で、周期表第14族に属する。 原子または純元素として存在することができる。 炭素の同素体は、構造上の配置によって、形態的に異なる。 例えば、黒鉛は不透明で黒いが、ダイヤモンドは透明である。 炭素は4価であり、4個の電子を持つ。 3522>
炭素の発見
炭素は多原子の非金属であり、時にはメタロイド元素とみなされることもある。 エジプト人とシュメール人によって最初に発見されましたが（紀元前3750年）1、元素として最初に認識したのはアントワーヌ・ラヴォアジエです（1789年）2。 自然界に存在する同位体は3つある。 炭素12、炭素13、炭素14の3つの同位体があります。 炭素は他の炭素原子と相互作用し、同素体を形成することがある。 また、異なる元素の原子や原子団と相互作用して化合物を形成することもある。 3522>
同位体
同位体とは、同じ元素の2つ以上の形を指します。 同位体は陽子の数は同じですが、原子核の中の中性子の数が異なります。 したがって、原子質量数が異なる。 しかし、化学的性質はほぼ同じである。 自然界に存在する炭素同位体には、炭素12、炭素13、炭素14がある。 炭素12と炭素13は安定同位体である。 炭素14は放射性同位体である。 放射性同位元素は、放射性崩壊と呼ばれる過程を経て他の元素に分解されます。 この過程は、放射性同位元素の不安定な原子核が放射線を放出することによってエネルギーを失うことで起こります。 炭素14はベータ線放出核種であり、半減期は約5,715年である。 代謝の様々な側面を研究するためのトレーサーとして広く利用されている。 宇宙線照射によるこの天然同位体は、天然の炭素質物質を含む遺物の年代測定に利用されることがある。 炭素-11はサイクロトロンで生成される合成同位体である。
同位体
ある元素の同位体は、1種類の元素のみによって形成される複数の物質のいずれかに関係します。 しかし、同素体は構造の点で異なる可能性がある。 たとえば、石炭、グラファイト、ダイヤモンドは炭素の同素体である。 炭素という1種類の元素からできているにもかかわらず、物性が異なる。 例えば、黒鉛は不透明であるのに対し、ダイヤモンドは透明である。 また、黒鉛は柔らかく、ダイヤモンドは自然界に存在する物質の中で最も硬いとされている。 また、黒鉛は電気伝導性が良いが、ダイヤモンドはそうではない。
有機物
有機物とは、当初生物のみが作り出す物質と定義されていたが、現在は生物が作り出す物質と定義される。 しかし、生物と無生物の両方から生成される物質が存在するため、この定義は誤りであると後にみなされた。 そこで、最終的には「炭素が他の原子と共有結合しているもの」、特に炭素-炭素（C-C）、炭素-水素（C-H）（炭化水素のようなもの）を有機化合物と定義することになったのである。 有機化合物を分類する方法はたくさんあります。 そのひとつに、合成方法による分類があります。 天然有機化合物（または単に天然化合物）とは、植物や動物などによって自然に生成される化合物です。 合成有機化合物（または合成化合物）とは、化学的操作（化学反応）によって調製された有機化合物である。 天然有機化合物の例としては、糖、酵素、ホルモン、脂質、抗原、脂肪酸、神経伝達物質、核酸、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、ビタミン類、レクチン、一部のアルカロイド、テルペノイドなどが挙げられる。 3522>
無機化合物
一般に無機化合物とは、炭素原子を欠いたもので、古くは生物によって生成されないものを指す。 後に、C-CやC-Hの共有結合を欠いた化合物と定義される。 無機とされる炭素含有化合物には、炭酸塩、シアン化物、炭化物、チオシアン酸塩、一酸化炭素、二酸化炭素などがある。
炭素サイクル
炭素は宇宙で水素、ヘリウム、酸素に続いて四番目に多い元素である。 地殻では、炭素は15番目に多い元素である。 このように、炭素は広く循環し、ある形から別の形に変化している。 炭素循環は、地球上で起こる生物地球化学的サイクルの一つである。 炭素は岩石圏、水圏、大気圏を循環している。 この2つが温室効果をもたらす主な要因である。 二酸化炭素はメタン以上に重要な温室効果ガスとされている。 大気中の二酸化炭素の濃度は年々上昇しており、この上昇をもたらした大きな要因の一つは、化石燃料の燃焼、コンクリートの製造、森林の伐採などの人間の活動である
陸上では、炭素の量は比較的一定である。 炭素は生物（約500ギガトンの炭素）および土壌（約1500ギガトンの炭素）に発生し、貯蔵されている。 有機炭素は、生物、特に光独立栄養生物によって利用される。 植物やラン藻などの光独立栄養生物は、二酸化炭素を重要な反応物質として光合成を行い、糖を生産する。 生物は炭素を主成分とする化合物で構成されているため、死ぬと分解されてより小さな単純な化合物になる。 また、生物は有機物（物質）とされるものを排泄・分泌している。 有機物とは、自然界に存在する炭素を主成分とする化合物のことである。 この生物由来の有機物は、環境の一部となる。 したがって、有機物は生態系、例えば土壌の生態系に多く存在する。
これらの生物起源とは別に、二酸化炭素は火山、温泉、間欠泉などの自然発生源からも生成されます。 特に火山からは、年間2〜3億トンもの二酸化炭素が排出されている。 また、水や酸に溶けた炭酸塩岩石も二酸化炭素の供給源となる。 二酸化炭素は、5.1気圧以上の圧力でさまざまな水域に溶け込む。 3522>
生物学的重要性
炭素はその化学的特性から、しばしば地球上の生命の基礎と見なされている。 人体では、酸素に次いで質量が多い元素である。 炭素は成人の人体の約18.5%を構成している。
参照
- 共有結合体 結合
- 有機化合物
- 無機化合物