エレメンタルカーボンとは？

元素炭素は、6個の電子を含む非金属材料です。 炭素の一種である木炭は、先史時代から使用されてきました。 カーボンという名前は、木炭を意味するラテン語のcarboに由来します。 炭素は、植物や動物などの有機物質や、鉱物や鉱石などの無機物質に含まれています。 元素状炭素とは、結晶形および非晶質形で見られる無機形の炭素を指します。

結晶形では、元素の炭素原子が規則的なパターンで配置されていますが、非晶質の炭素原子には規則的なパターンがありません。 元素状炭素の2つの結晶形は、ダイヤモンドとグラファイトです。 ダイヤモンドの結晶構造は、各炭素原子が他の4つの炭素原子と1組の電子を共有することにより共有結合を形成することにより形成されます。 共有結合は、人類に知られている最も強力な化学結合です。 ダイヤモンドは既知の最も硬い物質であり、揮発性が最も低く、融点は6,242°F（3,550°C）です。

グラファイトの結晶構造は、炭素原子によって形成され、同じ平面内の他の原子との緊密な六角形の結合、および異なる平面内の原子間の緩い結合を作成します。 プレーン間のゆるい結合により、グラファイトが非常に柔らかくなり、グラファイトを潤滑剤として使用できます。 ダイヤモンドとは異なり、グラファイトは優れた導電体です。

1955年以前は、すべてのダイヤモンドは天然鉱床から採取されていました。 1955年、実験室での試験により、触媒の存在下でグラファイトに高圧と高温を加えると合成ダイヤモンドが生成されることが証明されました。 合成ダイヤモンドは主に工業用に使用されます。

アモルファスカーボンは、完全な燃焼を可能にするのに十分な酸素なしでカーボンを含む材料が燃焼すると生成されます。 結果として得られるブラックカーボンは、乾電池のコア、インク、塗料の作成に使用でき、ゴム製品の製造において重要な要素です。 ブラックカーボンはまた、森林火災の副産物であり、自動車、製造工場、石炭ベースの発電における燃料の不十分な燃焼です。 ディーゼル燃料は、燃焼中にガソリンよりも多くのブラックカーボンを生成します。 ブラックカーボンは健康と環境の両方の問題を引き起こす可能性があります。

健康上の問題を引き起こす可能性のある微粒子物質は、無定形元素炭素です。 喘息および慢性気管支炎はブラックカーボンに関連しており、ブラックカーボンまたはすすは肺気腫および肺がんのリスクを高める可能性があるといういくつかの証拠があります。 ブラックカーボンも気候変動の要因です。 ブラックカーボンは、二酸化炭素が排出する世紀よりも数週間大気中に残るため、ブラックカーボンの排出量を減らすことは、地球規模の気候変動の影響を減らすための最速の方法の1つと考えられています。