碳科普系列（一）：认识碳
2024-08-26 10:39
发布于：广东省
我们身边的“碳”在谈“碳”眉飞色舞的今天，和随处可见“碳”概念和“碳”产品的今日，大家都在共享一场“碳”的盛宴。
在刚过去的7月，2024年中国碳市场大会在湖北武汉顺利举办。本次会议的主题为“深化碳市场交流合作，应对全球气候变化”。在本次大会，还正式发布了《全国碳市场发展报告（2024）》。
那么，我们说的“碳”究竟是什么？我们说的碳达峰、碳中和是什么意思？还有跟碳很多相关的概念和项目又是什么？
比如碳当量、碳边界、碳抵消、碳捕捉、碳封存、CDP、SBTi、GHG协议、碳盘查、碳足迹等等。绝影小编准备分十个小文来跟大家一一聊聊。
首先，这第一篇小文，让我们来初步认识碳的本质和它的前世今生。
相信很多人第一次了解碳元素，是在那张中学时背到头疼的元素周期表里。
这张表最早由俄国化学家德米特里·门捷列夫于1869年独立出版，元老级的碳元素也位列其中。碳这个在元素周期表中排列第六位的化学元素无所不在、举足轻重。
喀斯特地貌、万物生灵、木质建筑、化石燃料、周围的空气等，都有碳的存在：其或者是组成部分，或者参杂其中。
无可置疑，这是一个“碳”的世界。
不过，碳从哪里来？它有什么特征？
让我们从星辰大海到你我身边的碳足迹，在一场场碳的循环当中寻找答案。
据科学家研究，宇宙中本没有碳元素，“宇宙大爆炸”后仅由三种最初的元素氢、氦、锂构成的初始宇宙甚是单调，而随后诞生的恒星则成为了“元素工厂”。
这些恒星通过原子核聚合可以利用最初的元素创造出其他新的元素，即核聚变过程。其中3个氦原子核聚在一起便能生成1个碳原子核——碳元素就此诞生。
不过，恒星的生命是有限的，大质量的恒星在死亡之际会爆发成为绚丽的星云，其内部蕴含的各种元素也因此弥散开来。宇宙中万亿个“元素工厂”正是如此不断制造、散播着碳元素。
约46亿年前，太阳系在宇宙漫长的演化中诞生了。初生的太阳系已拥有较丰富的元素种类。各种元素在太阳系内组成尘埃、颗粒以及更大的天体，其中便包括后来的地球。
然而，元素在太阳系内的分布并不均匀。地球诞生的太阳系内部区域是较重元素的王国，而包含碳在内的较轻元素大多已搭乘太阳风去到了太阳系的外部区域，这使地球天然缺乏碳元素。
不过碳元素也并没有完全缺席，总计数十万万亿吨的碳元素将在地球生长的过程中以尘埃、颗粒、天体的形式被捕捉，并成为地球的一部分。
它们是浩瀚宇宙的亘古余晖，也将是未来地球的命运舵手。
碳的特征离开碳的化合物谈碳，是不切实际和没有意义的。
但是深刻认识碳本身，对于帮助我们理解它的化合物，和理解我们目前说的“碳”减排是非常必要的。首先来谈谈碳的化学性质。
碳的化学性质
多价态
碳可以显示-4到+4的多种氧化态，常见的有+4（如CO₂）和-4（如CH₄），这两个都是我们温室气体的重要成份。
化合物多样性
碳能够形成大量的化合物，包括有机化合物和无机化合物。由于碳原子能够形成四个共价键，因此可以形成复杂的分子结构，如长链、环状和分枝状的分子。
燃烧性
碳在氧气中燃烧，生成二氧化碳（CO₂）和水（H₂O），在有限氧气的条件下可能生成一氧化碳（CO）。
反应性
在高温下，碳能与多种元素反应，如氧（形成CO和CO₂）、氢（形成CH₄）、氮（形成氰化物）、金属（形成金属碳化物）。
相比之前，碳的物理性质，也是两个极端的体现。这里主要可以从石墨和金刚石得到体现。
碳的物理性质
熔点和沸点
金刚石的熔点为约3550°C，石墨的升华点为约3900°C（不经过液态直接变为气态）。
导电性
石墨是良好的导电体。金刚石是绝缘体。
硬度
金刚石是已知最硬的天然物质，莫氏硬度为10。石墨则相对较软。
通过上面的简单介绍，大家对碳的基本情况，是否有一定的认识了呢？好的，既然碳跟我们这么形影不离，为什么要减呢？“减碳”的真正含义是什么？
我们在下一篇小文，着重来讲为什么我们要减碳。返回搜狐，查看更多
