炭素\ce{C}の同素体}} 無数に存在するので,\ 代表的なものを示す.
\hline
同素体 & \textcolor{blue}{ダイヤモンド} & \textcolor{blue}{黒鉛(グラファイト)} \\ \hline
&& \\ [-0.5zh]
\raisebox{7zh}{\textbf{立体構造}}
結晶構造 & \textcolor{red}{共有結合結晶} & \textcolor{red}{共有結合結晶} \\ \hline
硬さ & 非常に硬い & 柔らかい \\ \hline
電気伝導性 & なし & \textcolor{red}{導体} \\ \hline
用途 & 宝石,\ 研磨剤 & 鉛筆の芯,\ 電極
同素体 & \textcolor{blue}{フラーレン} & \ \ \textcolor{blue}{カーボンナノチューブ(\textbf{CNT})}\ \ \\ \hline
&& \\ [-0.5zh]
\raisebox{7zh}{\textbf{立体構造}
結晶構造 & \textcolor{red}{共有結合結晶} & \textcolor{red}{共有結合結晶} \\ \hline
電気伝導性 & なし(注1) & 導体または半導体 \\ \hline
ダイヤモンド}} \textbf{\textcolor{cyan}{4つの価電子が全て共有結合}}した\textbf{\textcolor{red}{正四面体構造}}. \\[.2zh]
天然物の中では熱伝導率が最大(金属で最大の銀の5倍). \\[1zh]
\textbf{\textcolor{blue}{黒鉛}} \textbf{\textcolor{cyan}{3つの価電子が共有結合}}した\textbf{\textcolor{red}{正六角形の平面が,\ 分子間力で層状に重なる.}} \\[.2zh]
1つの余った価電子が自由電子のように振舞うため,\ \textbf{\textcolor{magenta}{電気伝導性を示す.}} \\[.2zh]
\,\textbf{黒鉛の層の一層だけ取り出した平面構造}を\textbf{\textcolor{blue}{グラフェン}}という. \\[1zh]
\textbf{\textcolor{blue}{フラーレン}} 炭素の同素体のうち,\ 球状の大型分子の総称. \ce{C_{60}}や\ce{C_{70}}\,など. \\[.2zh]
代表はサッカーボール型の\ce{C_{60}}. \\[1zh]
\textbf{\textcolor{blue}{カーボンナノチューブ}} グラフェンが円筒状になった構造.\ 軽くて強い. \\[.2zh]
巻き方や太さの違いで電気伝導性が変わり,\ 多様な特性をもつ. \\[1zh]
\textbf{\textcolor{blue}{無定形炭素}} 炭素の同素体のうち,\ はっきりした結晶構造を示さないものの総称. \\[.2zh]
無定形炭素の表面積を増やしたものを\textbf{\textcolor{blue}{活性炭}}という. \\[.2zh]
\textbf{\textcolor{red}{吸着力が大きい}}ので\textbf{脱色剤や脱臭剤}に利用. \\[1zh]
炭素繊維}} 合成繊維などを高温で炭化させた繊維(カーボンファイバー). \\[.2zh]
軽くて強く,\ 弾性に富む.\ テニスラケット,\ 釣り竿,\ 飛行機の機体に利用.
ダイヤモンドは,\ \textbf{\ce{C}原子1個あたり2個の\ce{C-C}結合をもつ.} \\[.2zh]
1個の\ce{C}原子は\ce{C}原子4個と結合しているが,\ 1つの結合を\ce{C}原子2個で共有しているからである. \\[1zh]
注1 フラーレンは,\ その分子内に他の原子を内包することができる. \\[.2zh]
\phantom{注1 }フラーレンは絶縁体だが,\ アルカリ金属を内包したものは超伝導性を示す.%磁気材料や医療分野での応用が期待\\
%カーボンナノチューブは,\ 導体または半導体(強度が高い, 太さによって電気伝導性が変化) 電子材料への応用が期待 {実験的製法} \maru1\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{ギ酸}}に\textbf{\textcolor{Purple}{濃硫酸(触媒)}}を加えて\textbf{\textcolor{orange}{加熱}}する. \\[.2zh]
\ \ $\bm{\ce{HCOOH ->[\textcolor{Purple}{\ce{H2SO4}}][\textcolor{orange}{加熱}] H2O} + \textcolor{red}{\ce{CO 濃硫酸の脱水作用})} \\[1zh]
\maru2\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{シュウ酸}}に\textbf{\textcolor{Purple}{濃硫酸(触媒)}}を加えて\textbf{\textcolor{orange}{加熱}}する. \\[.2zh]
(COOH)2加熱}] H2O} + \textcolor{red}{\ce{CO 濃硫酸の脱水作用}) \\[1zh]
\textbf{工業的製法} 加熱した\textbf{\textcolor{cyan}{コークス\ce{C}}}と\textbf{\textcolor{cyan}{水}}を反応させる. \\[.2zh]
$\bm{\ce{C + H2O ->} \textcolor{red}{\ce{CO}} + \ce{H2}}$ \text{$(\ce{CO}と\ce{H2}の混合物=\bm{\textcolor{red}{水性ガス}}$)} \\\\
\textbf{性質} \maru1\ \ \textbf{水に難溶(\textcolor{red}{中性})}の\textbf{\textcolor{red}{有毒}}気体. \\[.5zh]
\maru2\ \ \textbf{\textcolor{blue}{点火すると青い炎}}を出して燃え, \textbf{\textcolor{magenta}{酸化して\ce{CO2}}}になる(\textbf{高温で\textcolor{red}{還元力}}を持つ). \\[.2zh]
\ \ \rei\ \ \ce{Fe2O3 + 3CO -> 2Fe + 3CO2
%\ce{C=O}では\ce{C}がオクテット則を満たさない.\ \ce{C^-#O+}\ (ともにNと同じ電子配置) \\[.2zh]
多くの有毒の気体は有色や有臭だが,\ \ce{CO}は無色無臭なので気付きにくく,\ 非常に危険である. \\[.2zh]
血液は,\ 赤血球中のヘモグロビンと酸素が結合することで酸素を全身に運搬している. \\[.2zh]
\ce{CO}は酸素よりもヘモグロビンと結合しやすいので,\ 酸素を運ぶ機能を妨げる(一酸化炭素中毒).
二酸化炭素 \ce{CO_2}}} \\[1zh]
\textbf{実験的製法} \maru1\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{石灰石}}に\textbf{\textcolor{magenta}{塩酸}}を加える. \\[.2zh]
\ \ {\boldmath $\ce{CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O} + \textcolor{red}{\ce{CO2 ^}}$} (\textcolor[named]{ForestGreen}{弱酸の遊離}) \\[1zh]
\maru2\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{石灰石}}を\textbf{\textcolor{orange}{強熱して分解}}する. \\[.2zh]
\ \ {\boldmath $\ce{CaCO3 ->[][\textcolor{orange}{加熱}] CaO} + \textcolor{red}{\ce{CO2 ^}}$} \\[.2zh]
\ \ (\textcolor[named]{ForestGreen}{$塩基性酸化物+酸性酸化物\ →\ 塩\ の逆$}) \\[1.5zh]
\textbf{性質} \maru1\ \ \textbf{水に溶けて\textcolor{magenta}{弱酸性}}を示す.CO2 + H2O <=>} \textcolor{red}{\ce{H+}} + \ce{HCO3-}$}石灰水(水酸化カルシウム水溶液)を白濁}}する. \\[.2zh]
\ \ {\boldmath $\ce{Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 v (白濁) + H2O}$} \\[.2zh]
\ \ (\textcolor[named]{ForestGreen}{$塩基+酸性酸化物\ →\ 塩+水$})
実験的製法\maru1\ \ 弱酸の遊離反応だが,\ \ce{CaCO3 + H2SO4}\,は不可. \\[.4zh]
\bm{水に難溶性の塩である\ce{CaSO4}\,で石灰石\ce{CaCO3}\,が覆われ,\ 反応が停止する.} \\[1zh]
\ce{CO2}\,や\ce{CH4}\,は,\ 地表から放射される赤外線を吸収し,\ 地表に再放射する性質をもつ(温室効果ガス).
