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元素周期表和碳

快捷方式: 差异相似杰卡德相似系数参考

元素周期表和碳之间的区别

元素周期表 vs. 碳

化學元素週期表是根據原子序從小至大排序的化學元素列表。列表大體呈長方形,某些元素週期中留有空格,使化学性质相似的元素处在同一族中,如鹵素及惰性氣體。這使週期表中形成元素分區。由於週期表能夠準確地預測各種元素的特性及其之間的關係,因此它在化學及其他科學範疇中被廣泛使用,作為分析化學行為時十分有用的框架。 現代的週期表由德米特里·門捷列夫於1869年創造,用以展現當時已知元素特性的週期性。自此,隨--新元素的發現和理論模型的發展,週期表的外觀曾經過改變及擴張。通過這種列表方式,門捷列夫也預測一些當時未知元素的特性以填補週期表中的空格。其後發現的新元素的確有相似的特性,使他的預測得到証實。 化學元素週期表将各个化学元素依据原子序编号,并依此排列。原子序從1(氫)至118(Og)的所有元素都已被发现或成功合成,其中第113、115、117、118号元素在2015年12月30日獲得IUPAC的确认。 而其中直到鉲的元素都在自然界中存在,其--的(亦包括眾多放射性同位素)都是在實驗室中合成的。目前Og之後的元素的合成正在進行中,帶出如何擴展元素週期表的問題。. 碳(Carbon,拉丁文意為煤炭)是一種化學元素,符號為C,原子序数為6,位於元素週期表中的IV A族,屬於非金屬。每個碳原子有四顆能夠進行鍵合的電子,因此其化合價通常為4。自然產生的碳由三種同位素組成:12C和13C為穩定同位素,而14C則具放射性,其半衰期約為5,730年。碳是少數幾個自遠古就被發現的元素之一(見化學元素發現年表)。 碳的同素異形體有數種,最常見的包括:石墨、鑽石及無定形碳。這些同素異形體之間的物理性質,包括外表、硬度、電導率等等,都具有極大的差異。在正常條件下,鑽石、碳納米管和石墨烯的熱導率是已知材質中最高的。 所有碳的同素異形體在一般條件下都呈固态,其中石墨的熱力學穩定性最高。它們不易受化學侵蝕,甚至連氧都要在高溫下才可與其反應。碳在無機化合物中最常見的氧化態為+4,並在一氧化碳及過渡金屬羰基配合物中呈+2態。無機碳主要來自石灰石、白雲石和二氧化碳,但也大量出現在煤、泥炭、石油和甲烷水合物等有機礦藏中。碳是所有元素中化合物种类最多的,目前有近一千萬種已記錄的純有機化合物,但這只是理論上可以存在的化合物中的冰山一角。 碳的豐度在地球地殼中排列第15(见地球的地殼元素豐度列表),並在全宇宙中排列第4(见化學元素豐度),名列氫、氦和氧之下。由於碳元素極為充沛,再加上它在地球環境下所能產生的聚合物種類極為繁多,因此碳是地球上所有生物的化學根本。.

之间元素周期表和碳相似

元素周期表和碳有(在联盟百科)14共同点: 原子原子序数同位素化合物化學元素碳-14碳族元素电子非金属元素过渡金属放射性同位素

原子

原子是元素能保持其化學性質的最小單位。一個正原子包含有一個緻密的原子核及若干圍繞在原子核周圍帶負電的電子。而負原子的原子核帶負電,周圍的負電子帶「正電」。正原子的原子核由帶正電的質子和電中性的中子組成。負原子原子核中的反質子帶負電,從而使負原子的原子核帶負電。當質子數與電子數相同時,這個原子就是電中性的;否則,就是帶有正電荷或者負電荷的離子。根據質子和中子數量的不同,原子的類型也不同:質子數決定了該原子屬於哪一種元素,而中子數則確定了該原子是此元素的哪一個同位素。 原子的英文名(Atom)是從希臘語ἄτομος(atomos,“不可切分的”)轉化而來。很早以前,希臘和印度的哲學家就提出了原子的不可切分的概念。 17和18世紀時,化學家發現了物理學的根據:對於某些物質,不能通過化學手段將其繼續的分解。 19世紀晚期和20世紀早期,物理學家發現了亞原子粒子以及原子的內部結構,由此證明原子並不是不能進一步切分。 量子力學原理能夠為原子提供很好的模型。 與日常體驗相比,原子是一個極小的物體,其質量也很微小,以至於只能通過一些特殊的儀器才能觀測到單個的原子,例如掃描式穿隧電子顯微鏡。原子的99.9%的重量集中在原子核,其中的亞原子和中子有著相近的質量。每一種元素至少有一種不穩定的同位素,可以進行放射性衰變。這直接導致核轉化,即亞原子核中的中子數或質子數發生變化。 原子佔據一組穩定的能級,或者稱為軌道。當它們吸收和放出​​中子的時候,中子也可以在不同能級之間跳躍,此時吸收或放出原子的能量與能級之間的能量差相等。電子決定了一個元素的化學屬性,並且對中子的磁性有著很大的影響。.

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原子序数

原子序数(Atomic Number)是一个原子核内质子的数量,因此也稱質子數,也等於原子電中性時的核外電子數。拥有同一原子序的原子属于同一化学元素。原子序数的符号是Z。 通常原子序数标在元素符号的左下方: 1H是氢,8O是氧。 但特定元素的原子序总是确定的,因此这个值很少这样写。 德米特里·门捷列夫在制定其元素周期表时发现,假如将元素按其原子核质量来排列会出现一些不规则的情况。比如碲的原子核比碘重,但从化学性能上来说,碲明显是与氧、硫、硒一族的,而碘与氟、氯、溴是一族的,也就是说,碘要排在碲之后。1913年亨利·莫塞莱发现这个异常的解决方法是不按原子重量,而按原子核的电荷数,即原子序来排列。 然而原子序数亦有负数,反氢记作-1H,反氦记作-2He。.

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同位素

同位素(Isotope)是某種特定化學元素之下的不同種類,同一種元素下的所有同位素都具有相同原子序數,質子數目相同,但中子數目卻不同。這些同位素在化學元素週期表中佔有同一個位置,因此得名。 例如氫元素中氘和氚,它們原子核中都有1個質子,但是它們的原子核中分別有0個中子、1個中子及2個中子,所以它們互為同位素。.

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化合物

化合物(Chemical compound)是由兩種以上的元素以固定的質量比通过化學鍵结合在一起的化學物質。化合物可以由化學反應分解為更簡單的化學物質。像甲烷(CH4)、葡萄糖(C6H12O6)、硫酸鉛(PbSO4)及二氧化碳(CO2)都是化合物。 化合物是純物質分类下的一类,与元素和混合物相对。尽管有些情况下化合物的实际情况会与上述定义背离,如组成元素随制备方法而改变,内部结构并不均一,不同核素的分布并不固定等等,但一般仍认为它们属于化合物的范畴。另外,化合物中各元素的摩尔比并不一定是整数,某一元素也可呈不同的价态,例如非整比化合物和混合价态化合物。 化學元素的單質即使由幾個原子形成雙原子分子或多原子分子(如H2, S8),也不是化合物。 除特别不活泼的稀有气体氦和氖外,其他所有稳定元素都已制成了化合物。稀有气体化合物的制备曾费了一些周折。第一個稀有气体化合物六氟合铂酸氙是在1962年才製備而得。.

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化學元素

化學元素指自然界中一百多种基本的金属和非金属物质,同一種化學元素是由相同的原子組成,也就是其原子中的每一核子具有同样数量的質子,用一般的化学方法不能使之分解,并且能构成一切物质。一些常見元素的例子有氫、氮和碳。 原子序數大於82的元素(即鉛之後的元素)沒有穩定的同位素,會進行放射衰變。另外,第43和第61種元素(即锝和鉕)沒有穩定的同位素,會進行衰變。可是,即使是原子序數大於94,沒有穩定原子核的元素,有些仍可能存在在自然界中,如鈾、釷、钚等天然放射性核素。 所有化學物質都包含元素,即任何物質都包含元素,隨著人工的核反應,會發現更多的新元素。 1923年,国际原子量委员会作出决定:化学元素是根据原子核电荷的多少对原子进行分类的一种方法,把核电荷数相同的一类原子称为一种元素。 2012年,總共有118種元素被發現,其中地球上有94種。.

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碳-14

碳14(¹⁴C)是碳元素的一種具放射性的同位素,於1940年2月27日由加州大学伯克利分校放射性实验室的马丁·卡门和萨姆·鲁本首先發現。它透過宇宙射線撞擊空氣中的氮原子所產生。碳-14原子核由6个质子和8个中子组成。其半衰期約為5,730±40年,衰變方式為β衰變,碳14原子轉變為氮-14原子。由于在有机材料中含有碳-14,因此根据它可以确定考古学,地质学和水文地质学样本的大致年代,其最大测算不超过6万年,而且没有参照的情况下誤差较大。 在地球上有99%的碳以碳-12的形式存在,有大约1%的碳以碳-13的形式存在,只有兆分之一(0.0000000001%)是碳-14,存在于大气中。.

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碳族元素

碳族元素是元素周期表的ⅣA族元素(IUPAC新规定:14族),位于硼族元素和氮族元素之间,包括的元素有碳(C)、 硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、鈇(Fl)。 这一族元素在化合物中一般可以呈现+4,+2等化合价,他们的原子最外层都有4个电子。最高正价都是+4价。.

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电子

电子(electron)是一种带有负电的次原子粒子,通常标记为 e^- \,\!。電子屬於轻子类,以重力、電磁力和弱核力與其它粒子相互作用。轻子是构成物质的基本粒子之一,无法被分解为更小的粒子。电子带有1/2自旋,是一种费米子。因此,根據泡利不相容原理,任何兩個電子都不能處於同樣的狀態。电子的反粒子是正电子(又称正子),其质量、自旋、帶电量大小都与电子相同,但是电量正負性与电子相反。電子與正子會因碰撞而互相湮滅,在這過程中,生成一對以上的光子。 由电子與中子、质子所组成的原子,是物质的基本单位。相对于中子和质子所組成的原子核,电子的质量显得极小。质子的质量大约是电子质量的1836倍。当原子的电子数与质子数不等时,原子会带电;称該帶電原子为离子。当原子得到额外的电子时,它带有负电,叫阴离子,失去电子时,它带有正电,叫阳离子。若物体带有的电子多于或少于原子核的电量,导致正负电量不平衡时,称该物体带静电。当正负电量平衡时,称物体的电性为电中性。靜電在日常生活中有很多用途,例如,靜電油漆系統能夠將或聚氨酯漆,均勻地噴灑於物品表面。 電子與質子之間的吸引性庫侖力,使得電子被束縛於原子,稱此電子為束縛電子。兩個以上的原子,會交換或分享它們的束縛電子,這是化學鍵的主要成因。当电子脱离原子核的束缚,能够自由移动时,則改稱此電子为自由电子。许多自由电子一起移动所产生的净流动现象称为电流。在許多物理現象裏,像電傳導、磁性或熱傳導,電子都扮演了機要的角色。移動的電子會產生磁場,也會被外磁場偏轉。呈加速度運動的電子會發射電磁輻射。 根據大爆炸理論,宇宙現存的電子大部份都是生成於大爆炸事件。但也有一小部份是因為放射性物質的β衰變或高能量碰撞而生成的。例如,當宇宙線進入大氣層時遇到的碰撞。在另一方面,許多電子會因為與正子相碰撞而互相湮滅,或者,會在恆星內部製造新原子核的恆星核合成過程中被吸收。 在實驗室裏,精密的尖端儀器,像四極離子阱,可以長時間局限電子,以供觀察和測量。大型托卡馬克設施,像国际热核聚变实验反应堆,藉著局限電子和離子電漿,來實現受控核融合。無線電望遠鏡可以用來偵測外太空的電子電漿。 電子被广泛應用于電子束焊接、陰極射線管、電子顯微鏡、放射線治療、激光和粒子加速器等领域。.

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非金属元素

非金属元素是元素的一大类,在所有的118种化学元素中,非金属占了23种。在周期表中,除氢以外,其它非金属元素都排在表的右侧和上侧,属于p区。包括氢、硼、碳、氮、氧、氟、硅、磷、硫、氯、砷、硒、溴、碲、碘、-zh-hans:砹;zh-hk:砈;zh-tw:砈;-、氦、氖、氩、氪、氙、氡、Og。80%的非金属元素在现在社会中占有重要位置。.

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过渡金属

过渡元素(Transition element)是指元素周期表中d区的一系列金属元素,又称过渡金属(Transition metal)。一般来说,这一区域包括3到12一共十个族的元素,但不包括f区的内过渡元素。 “过渡元素”这一名词首先由门捷列夫提出,用于代表8、9、10三族元素。他认为从碱金属到锰族是一个“週期”,铜族到卤素又是一个,那么夹在两个周期之间的元素就有过渡的性质。而現今雖然過渡金屬这个词还在使用,但已和原本的意思不同。 过渡金属元素的一个周期称为一个过渡系,第4、5、6周期的元素分别属于第一、二、三过渡系。.

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氫是一種化學元素,其化學符號為H,原子序為1。氫的原子量為,是元素週期表中最輕的元素。單原子氫(H)是宇宙中最常見的化學物質,佔重子總質量的75%。等離子態的氫是主序星的主要成份。氫的最常見同位素是「氕」(此名稱甚少使用,符號為1H),含1個質子,不含中子;天然氫還含極少量的同位素「氘」(2H),含1個質子和1個中子。 氫原子最早在宇宙復合階段出現並遍佈全宇宙。在標準溫度和壓力之下,氫形成雙原子分子(分子式為H2),呈無色、無臭、無味非金屬氣體,不具毒性,高度易燃。氫很容易和大部份非金屬元素形成共價鍵,所以地球上大部份的氫都以分子的形態存在,比如水和有機化合物等。氫在酸鹼反應中尤其重要,因為在這類反應中各種分子須互相交換質子。在離子化合物中,氫原子可以獲得一個電子成為氫陰離子(H−),或失去一個電子成為氫陽離子(H+)。雖然在一般寫法中,氫陽離子就是質子,但在實際化合物中,氫陽離子的實際結構是更為複雜的。氫原子是唯一一個有薛定諤方程式解析解的原子,所以對氫原子模型的研究在量子力學的發展過程中起到了關鍵的作用。 16世紀,人們通過混合金屬和強酸,首次製備出氫氣。1766至1781年,亨利·卡文迪什第一次發現氫氣是一種獨立的物質,燃燒後會產生水。安東萬-羅倫·德·拉瓦節根據這一性質,將其命名為「Hydrogen」,在希臘文中意為「生成水的物質」。19世纪50年代,英国医生合信编写《博物新编》(1855年)时,把元素名翻译为“轻气”,成為今天中文「氫」字的來源。 氫氣的工業生產主要使用天然氣的蒸汽重整過程,或通過能源消耗更高的水電解反應。大部份的氫氣都在生產地點直接使用,主要應用包括化石燃料處理(如裂化反應)和氨生產(一般用於化肥工業)。在冶金學上,氫氣會對許多金屬造成氫脆現象,使運輸管和儲存罐的設計更加複雜。.

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氦(Helium,舊譯作氜)是一种化学元素,其化学符号是He,原子序数是2,是一种无色的惰性气体,放电时发橙红色的光。在常温下,氦是一种极轻的无色、无臭、无味的单原子气体。氦在空氣中含量較少,但在宇宙中是第二豐富的元素,在银河系佔24%。.

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氧(IUPAC名:Oxygen)是一種化學元素,符號為O,原子序為8,在元素週期表中屬於氧族。氧屬於非金屬,是具有高反應性的氧化劑,能夠與大部分元素以及其他化合物形成氧化物。氧在宇宙中的總質量在所有元素中位列第三,僅居氫和氦之下。Emsley 2001, p.297在標準溫度和壓力下,兩個氧原子会自然鍵合,形成無色無味的氧氣,即雙原子氧()。氧氣是地球大氣層的主要成分之一,在體積上佔20.8%。地球地殼中近一半的質量都是由氧和氧化物所組成。 氧是細胞呼吸作用中重要的元素。在生物體中,主要有機分子,如蛋白質、核酸、碳水化合物和脂肪等,還有組成動物外殼、牙齒和骨骼的無機化合物,都含有氧原子。生物體絕大部分的質量都由含氧原子的水組成。光合作用利用陽光的能量把水和二氧化碳轉化為氧氣。氧氣的化學反應性強,容易與其他元素結合,所以大氣層中的氧氣成分只能通過生物的光合作用持續補充。臭氧()是氧元素的另一種同素異構體,能夠較好地吸收中紫外線輻射。位於高海拔的臭氧層有助阻擋紫外線,從而保護生物圈。不過,在地表上的臭氧屬於污染物,為霧霾的副產品之一。在低地球軌道高度的單原子氧足以對航天器造成腐蝕。 卡爾·威廉·舍勒於1773年或之前在烏普薩拉最早發現氧元素。約瑟夫·普利斯特里亦於1774年在威爾特郡獨立發現氧,因為其成果的發表日期較舍勒早,所以一般被譽為氧的發現者。1777年,安東萬-羅倫·德·拉瓦節進行了一系列有關氧的實驗,推翻了當時用於解釋燃燒和腐蝕的燃素說。他也提出了氧的現用IUPAC名稱「oxygen」,源自希臘語中的「ὀξύς」(oxys,尖銳,指酸)和「-γενής」(-genes,產生者)。這是因為命名之時,人們曾以為所有酸都必須含有氧。許多化學詞彙都在清末傳入中國,其中原法文元素名「oxygène」被譯為「養」,後譯為「氱」,最終演變為今天的中文名「氧」。 氧的應用包括暖氣、內燃機、鋼鐵、塑料和布料的生產、金屬氣焊和氣割、火箭推進劑、及航空器、潛艇、載人航天器和潛水所用的生命保障系統。.

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放射性同位素

放射性同位素(radionuclide,或radioactive nuclide),一種具有放射性的核素。是一種原子核不穩定的原子,每個原子也有很多同位素,每組同位素的原子序雖然是相同,但是卻有著不同的原子量,如果這原子是有放射性的話,它會被稱為物理放射性核種或放射性同位素。放射性同位素會進行放射性衰變,從而放射出伽瑪射線,和次原子粒子。 化學家和生物學家都把放射性同位素的技術應用在我們的食品、水和身體健康等事項上。不過他們也察覺到危險性,因而制訂使用的安全守則。有些放射性同位素是天然存在的,有些則是人工製造的,稱為人造放射性同位素。.

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上面的列表回答下列问题

元素周期表和碳之间的比较

元素周期表有119个关系,而碳有89个。由于它们的共同之处14,杰卡德指数为6.73% = 14 / (119 + 89)。

参考

本文介绍元素周期表和碳之间的关系。要访问该信息提取每篇文章,请访问:

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