탄소

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탄소(6C)
6 BCN


C

Si
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헬륨 (비활성 기체)
리튬 (알칼리 금속)
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붕소 (준금속)
탄소 (비금속)
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하슘 (전이 금속)
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우눈트륨 (미확정)
플레로븀 (미확정)
우눈펜튬 (미확정)
리버모륨 (미확정)
우눈셉튬 (미확정)
우누녹튬 (미확정)
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6 전자 껍질
6C
일반적 성질
, 주기, 구역 14족, 2주기, p-구역
화학 계열 비금속
겉보기 검은색(흑연)
무색(다이아몬드)
C,6.jpg
원자 질량 12.0107(8) g/mol
전자 배열 1s2 2s2 2p2
준위전자 2, 4
탄소의 전자껍질 (2, 4)
물리적 성질
상태 고체
밀도 (실온) (흑연) 2.267 g·cm−3
(다이아몬드) 3.513 g·cm−3
끓는점 (승화) 4300 K
융해열 50.2 kJ/mol
기화열 (흑연) 100 kJ/mol
(다이아몬드) 120 kJ/mol
열용량 (25 °C) (흑연) 8.517 J/(mol·K) (25 °C)
(다이아몬드) 6.115 J/(mol·K)
증기압
압력(Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
온도(K) 2839 3048 3289 3572 3908
원자의 성질
산화수 4, 2
(약한 산성 산화물)
전기 음성도 2.55 (폴링 척도)
이온화 에너지 1차: 1086.5 kJ/mol
2차: 2352.6 kJ/mol
3차: 4620.5 kJ/mol
원자 반지름 70 pm
원자 반지름 (계산) 67 pm
공유 반지름 77 pm
판데르발스 반지름 170 pm
그 밖의 성질
자기적 질서 반자성
열전도율 (300 K) (흑연) (119-165) W/(m·K)
(다이아몬드) (900-2320) W/(m·K)
모스 굳기 (흑연) 0.5
(다이아몬드) 10.0
CAS 등록번호 7440-44-0
주요 동위 원소
동위체 존재비 반감기 DM DE
(MeV)
DP
12C 98.9% 안정
13C 1.1% 안정
14C 미량 5730y β- 0.156 14N
동위 원소 목록

탄소(炭素←일본어: 炭素 단소[*], 영어: carbon 카번[*])는 주기율표에서 기호는 C(←라틴어: carbonium 카르보니움[*])이고 원자번호는 6인 화학 원소이다. 자연에 4번째로 많이 존재하는 비금속 원소이다.

역사[편집]

탄소는 유사 이전부터 목탄의 형태로 사용되어 왔으며, “carbon”이라는 이름은 숯을 뜻하는 라틴어 carbo에서 왔다. 이 이름은 라부아지에가 명명하였다. 한자어 탄소(炭素)는 독일어 Kohlenstoff에서 유례하였다.

주요 화합물[편집]

CO2(이산화탄소), CO(일산화탄소), CH4(메테인), C6H12O6(포도당), C2H6(에테인) 등과 상당수의 유기물이 이에 해당한다. 그러나 오늘날에는 탄소가 포함되어 있다 하더라도, 무조건 탄소가 있다고 해서 유기물이 될 수 있는 것은 아니다. 이것은 일산화탄소무기물에 해당되기 때문이다. 따라서 오늘날에는 홑원소물질인 탄소, 산화탄소, 금속의 탄산염, 시안화물·탄화물 등을 제외한 탄소화합물의 총칭한 분자유기물로 본다.

특성[편집]

산소와 함께 생명에 없어서는 안 되는 가장 기본적인 원소 중 하나이다. 또한 가장 바깥쪽 원자 껍질에 4개의 전자를 가지고 4개의 ‘빈 자리’를 가지므로 많은 종류의 원소와 결합할 수 있어서 약 2천만 종류의 화합물을 생성할 수 있다(상당수의 유기물 포함). 또한 배열 순서에 따라 여러 가지 형태의 동소체를 생성 가능하며 물리적인 특성 또한 다양하다.

그리고 물리학에서 탄소는 원자간의 상대 질량을 나타내는 기본 단위로서의 역할을 한다(12C, 즉 탄소 12를 12로 기준함. 이에 적용하면 수소 원자의 질량은 1이 됨).

그리고 미량으로 존재하는 14C, 즉 탄소 14는 방사성 원소로서 5730년의 반감기를 통하여 14N으로 변환되는 증상을 이용하여 약 500~5만 년 정도의 화석이나 고고학적 표본의 연대를 측정하는 방사성 탄소연대 측정법에 사용한다.

유기물[편집]

유기물(유기 화합물, organic Compounds)는 구조의 기본 골격으로 탄소 원자를 갖는 화합물을 통칭한다. 이에 반하여 무기물(무기 화합물, Inorganic Compunds)은 탄소를 포함하지 않는 화합물의 통칭이나, 영어 명칭에서 보듯이, 유기물은 생명체의 활동에 의해 생기는 것이라는 의미로 생성된 명칭이어서, 탄소를 포함하지만 생물 유래가 아닌 화합물은 무기물로 분류한다.

동소체[편집]

탄소는 원자끼리의 결합 방식에 따라 다음과 같은 여러 가지 동소체가 존재한다.

탄산[편집]

앙금 생성 반응을 통해 산출되는 탄산 칼슘, 탄산 바륨 등은 흰색 앙금이며, 이 앙금들은 과 쉽게 반응하여 이산화 탄소를 발생한다. 따라서 탄산 이온(CO32-)을 검출할 때, 이러한 앙금이 유용하다.

용도[편집]

다이아몬드, 흑연

유기물[편집]

생명 현상을 유지하는 데 필요한 기본적인 화합물로서, 사람뿐만이 아닌 모든 생명 활동의 기본으로 수많은 유기물이 존재하고, 생물체가 유기물을 사용된다.

무기물[편집]

탄소를 포함하지만 무기물로 분류된 화합물 중 대표적인 것이 이산화탄소인데, 최근 지구 온난화와 관련하여 탄소 배출권 등의 형태로 사용량을 규제하려는 움직임이 커지고 있다. 유기물질은 광물에서 얻을수 있는 무기물질의 상대적 개념으로 살아있거나 있었던 생물에서 얻어지는 물질을 유기화합물이라 했었는데 오늘 날에는 화합물의 구성원자중 탄소를 포함하며 그 물질을 분해하는 과정에서 에너지를 얻을수 있으면 유기물, 없으면 무기물이라 한다.

동소체[편집]

과거부터 연필 등의 형태로 사용되어온 흑연보석이면서 모든 광물 중 가장 경도가 높은 다이아몬드, 극저온 상태에서 초전도 현상을 보이고 수지의 내구성내열성을 높일 수 있는 풀러렌, 반도체의 성질을 가지는 탄소 나노튜브 등이 사용된다.

같이 보기[편집]

외부 연결[편집]