炭素(元素記号 C)の用途、特性、物性、密度、比重、融点、沸点など

2012年8月30日更新

炭素は多様な形態を持つ元素で、黒鉛のようなやわらかいものから、最高の硬さをもつダイヤモンドまで工業分野でも広く利用されています。これは炭素が複数の同素体を持つからです。同素体とは同じ元素でも配列や結合のあり方が異なるものを指します。ダイヤモンドと黒鉛のほかにも、フラーレンやカーボンナノチューブも同素体です。

また、炭素からできている炭素繊維にて補強した強化プラスチックであるCFRPにも使われます。

鉄鋼材料の場合、この炭素の含有量によって強度をはじめとする機械的性質が大きく影響を受けるため、炭素量の規定を設けている「炭素鋼」もあります。炭素が一定量を超えると硬くて脆い鉄鋼となり、あるラインをさらに超えると硬さは変わらず、ただ脆くなってしまいますが、適度な量だと鉄鋼に粘りや壊れにくさを付与する重要な働きをします。

ゴムへの添加材料であるカーボンブラックは、炭素の微粒子で、ゴムの強度を上げることで知られ、タイヤが黒色をしているのは炭素(黒鉛)が添加されているためです。

炭素(元素記号 C)が活用されている分野

  • 炭素繊維
  • カーボンブラック
  • ダイヤモンド
  • プラスチックへの添加材料
  • 石油・石炭・天然ガスなどのエネルギー原料
炭素(元素記号 C)の特性、物性
分類 非金属元素
電子配置 2s22p2
英語 Carbon
原子量 12.01
同位体 12C、13C、14C
融点 ダイヤモンド:3550℃
沸点 ダイヤモンド:4800℃
密度 2.26g/cm3(グラファイト)
3,51g/cm3(ダイヤモンド)
比重
硬度 黒鉛:モース硬度0.2
ダイヤモンド:モース硬度10
色、形状 黒鉛:黒
ダイヤ:透明、無色
20℃、1atmでの状態 固体
線膨張率
(α/10-6K-1
ダイヤモンド
100K:0.05
293K(20℃):1.0
500K:2.3
800K:3.7

石墨
100K:-
293K(20℃):3.1
500K:3.3
800K:3.6

炭素(元素記号 C)の電気抵抗
700℃
300℃
100℃
0℃
−195℃

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