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炭素

元素記号:C 英語名:Carbon

原子番号

原子量

融点(℃)

沸点(℃)

宇宙存在度

6

12.011

3550

4827

1.01x107

 古くから、人類は石炭や炭を生活に利用し、ダイヤモンドの存在を知っていた。しかし、すすとダイヤモンドを構成する元素はどちらも炭素であることが判明したのは、18世紀の終わりなってからである。炭素の英語名カーボンは、ラテン語の木炭(Carbo)にちなんで付けられた。
 宇宙では、炭素は6番目に多く存在する元素で、存在量は窒素の約半分である。しかし、地球大気中には窒素が80%も含まれているのに比べて、炭素(二酸化炭素とメタン)は約0.03%しか存在しない。こうなった原因は、海水中で方解石が形成されるときに、大気から海水に溶けた二酸化炭素が方解石に取り込まれてしまったためである。地表部の炭素の大部分は方解石に存在しているのである。

C

CaCO3

ダイヤモンド

方解石

炭素14法(年代測定法)
 ふつうの炭素原子は6個の陽子と6個の中性子で構成されているが、大気中には6個の陽子と8個の中性子で構成されている炭素原子(6+8=14なので、炭素14と呼ばれている)がわずかに存在している。炭素14は不安定で、窒素に変化してしまう。その早さは、5730年で、半分の炭素14が変化するペースである。この性質を利用して年代を決める方法(炭素14法)がある。
 植物は光合成する時に、大気中の二酸化炭素を呼吸する。動物は食べ物を摂取する時に、外部の炭素を取り込んでいる。つまり、生物は外部と炭素をやり取りしながら生きている。生物に取り込まれる炭素は、元々、大気中に存在していたので、生命を構成する炭素には炭素14が含まれていることになる。生命が生きている間は外部との炭素のやり取りがあるので、炭素14が含まれる割合は変化しない(大気中の炭素14が含まれる割合は過去2000年間に渡って一定であったことが屋久杉の分析で確かめられている。)。しかし、生命活動が終了すると外部との炭素のやり取りも終わるので、炭素14が含まれる割合は、時間の経過と共に、炭素14の窒素への変化で減少していくことになる。炭素14の減少していく早さは分かっているので、現在の炭素14の存在の割合から、生命活動が終了してからの時間を求めることができる。このようにして、古い植物や動物の年代は決定される。古い木造建造物や古代の船の場合、使用した木を伐採した年代とほぼ同じと考えて、年代を求めていること。炭素14法は、5〜6万年前程度までの年代をもつ試料で、木や骨などの生物的試料の測定に利用されている。

隣接元素
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ホウ素 炭素 窒素
ケイ素

  

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