碳(carbon)和鑽石(diamond)的區別

碳是金剛石和碳的一個關鍵元素。

碳是一種原子序數為6，化學符號為C的化學元素，它以不同的結構存在於自然界中，我們稱之為碳的同素異形體。這些結構只含有碳作為化學元素，但碳原子的空間排列是不同的。鑽石也是同素異形體的一種。同素異形體的物理性質也不同。

什麼是碳(carbon)？

碳是一種原子序數為6，化學符號為C的化學元素，它是一種非金屬元素，位於元素週期表中的p塊元素。根據碳（[He]2s2 2p2）的電子構型，一個碳原子可以形成四個共價化學鍵。此外，這種元素有同位素（同一元素的原子有不同數量的中子）。碳最豐富和穩定的同位素是12C，而13C是穩定但不太豐富的同位素；而14C則是放射性同位素。

圖01：碳的同素異形體

碳同素異形體是碳的不同結構形式，只有碳原子，但空間排列不同。這些都是碳的自然存在形式。最常見的例子是金剛石和石墨。雖然這兩種結構都只由碳原子組成，但由於空間排列的不同，它們具有不同的物理性質。例如，鑽石是透明的，而石墨是不透明的。此外，關於碳的一些其他化學事實如下：

原子序數是6
質量數為12.011
第14組和第2階段
p塊元素
反應性非金屬
在標準溫度和壓力下，它是固態的
昇華點為3642°C
三相點為4600 K，10800 kPa
最常見的氧化狀態是+4

什麼是鑽石(diamond)？

金剛石是碳的同素異形體。它是一種固體形式的碳，具有三維形狀。此外，每個碳原子通過共價化學鍵與其他四個碳原子相連。這種晶體結構被稱為“金剛石立方”結構。此外，在所有天然材料中，這種化合物具有最高的硬度和熱導率。因此，金剛石在工業中被廣泛用於切割和拋光工具。

圖02：金剛石與石墨

關於鑽石的一些重要事實如下：

屬於天然礦物的範疇
重複單元為碳纖維
公式質量為12.01 g/mol
顏色通常為黃色、棕色或灰色至無色
骨折不規則/不均勻
而且，它的礦物條紋是無色的

碳(carbon)和鑽石(diamond)的區別

碳是原子序數為6，化學符號為C的化學元素，而金剛石是碳中最強的同素異形體。碳和金剛石的主要區別在於碳是一種化學元素，而金剛石是碳的同素異形體。此外，碳的外觀取決於同素異形體的類型，例如石墨顏色較深且不透明，而鑽石則為透明，呈現典型的黃色、棕色或灰色至無色。儘管大多數碳的同素異形體的強度較低，但金剛石是地球上天然存在的最堅固的材料。

下表列出了碳和金剛石的區別。

碳(carbon)和鑽石(diamond)的區別