Carbone

	Carbone
	; Graphite (à gauche) et diamant (à droite), les deux allotropes du carbone les plus connus
	Bore ← Carbone → Azote
; 6	C
	↑
	C
	↓
	Si
	Tableau complet • Tableau étendu
Position dans le tableau périodique
Symbole	C
Nom	Carbone
Numéro atomique	6
Groupe	14
Période	2e période
Bloc	Bloc p
Famille d'éléments	Non-métal
Configuration électronique	[He] 2s2 2p2
Électrons par niveau d’énergie	2, 4
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique	12,010 74 ± 0,000 8 u
Rayon atomique (calc)	70 pm (67 pm)
Rayon de covalence	sp3 76 ± 1 pm; sp2 73 ± 2 pm; sp 69 ± 1 pm
Rayon de van der Waals	150 pm
État d’oxydation	-4, 0, +4, +2
Électronégativité (Pauling)	2,55
Oxyde	Acide faible
Énergies d’ionisation
1re : 11,260 30 eV	2e : 24,383 3 eV
3e : 47,887 8 eV	4e : 64,493 9 eV
5e : 392,087 eV	6e : 489,993 34 eV
Isotopes les plus stables
MeV
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire	Solide diamagnétique
Allotrope à l'état standard	Graphite
Autres allotropes	Diamant, graphène, nanotubes, fullerènes, carbone amorphe
Masse volumique	1,8 à 2,1 g·cm-3 (amorphe),; 1,9 à 2,3 g·cm-3 (graphite),; 3,15 à 3,53 g·cm-3 (diamant),; 3,513 g·cm-3 (diamant gemme, 25 °C)
Système cristallin	Hexagonal (graphite); Cubique diamant (diamant)
Dureté (Mohs)	0,5
Couleur	Noir (graphite)
Point d’ébullition	3 825 °C (sublimation)
Énergie de vaporisation	355,8 kJ·mol-1
Point triple	4 489 °C, 10 800 kPa
Volume molaire	5,29×10-6 m3·mol-1
Vitesse du son	18 350 m·s-1 à 20 °C
Chaleur massique	710 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique	61×103 S·m-1
Conductivité thermique	129 W·m-1·K-1
Divers
No CAS	7440-44-0
No ECHA	100.028.321
Précautions
SIMDUT
	; Produit non contrôlé
	Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
	modifier

Le carbone est l'élément chimique de numéro atomique 6, de symbole C. Il possède trois isotopes naturels : les carbones 12 (¹²C) et 13 (¹³C) qui sont stables et le carbone 14 (¹⁴C) qui est radioactif de demi-vie 5 730 années, utilisé pour dater des objets ayant incorporé du carbone naturel^[a].

Le carbone est l'élément le plus léger du groupe 14 du tableau périodique. Le corps simple carbone présente plusieurs formes allotropiques dont principalement le graphite et le diamant. L'élément carbone forme divers composés inorganiques comme le dioxyde de carbone CO₂, et une grande variété de composés organiques et de polymères. C'est l'élément de base de toutes les formes de vie connues.

Le carbone est le 4^e élément le plus abondant dans l'univers et le 15^e le plus abondant dans la croûte terrestre. Il est présent sur Terre à l'état de corps simple (charbon et diamants), de composés inorganiques (CO₂) et de composés organiques (biomasse, pétrole et gaz naturel). De nombreuses structures basées sur le carbone ont également été synthétisées : charbon actif, noir de carbone, fibres, nanotubes, fullerènes et graphène.

La combustion du carbone sous toutes ses formes a été le fondement du développement technologique dès la préhistoire. Les matériaux à base de carbone ont des applications dans de nombreux autres domaines : matériaux composites, batteries lithium-ion^[10], dépollution de l'air et de l'eau^[11]^,^[12], électrodes pour les fours à arc ou la synthèse de l'aluminium, etc. Diverses recherches scientifiques ont mis en évidence la possibilité d'utiliser le carbone comme catalyseur ou support de catalyseur^[13]^,^[14] et comme électrocatalyseur^[15]^,^[16].

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↑ L' IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights donne: min: 12,0096 max: 12,0116 moy: 12,0106 ± 0,001; valeur cohérente avec une teneur en isotope 13 de 1,0565 %
↑ ^{a b et c} (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ 2008, p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
↑ Paul Arnaud, Brigitte Jamart, Jacques Bodiguel, Nicolas Brosse, Chimie Organique 1^er cycle/Licence, PCEM, Pharmacie, Cours, QCM et applications, Dunod, 8 juillet 2004, 710 p., Broché (ISBN 2100070355)
↑ "Ionization Energies of Atoms and Atomic Ions," in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 91st Edition (Internet Version 2011), W. M. Haynes, ed., CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL., p. 10-203
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↑ (en) Jenő Sólyom, Fundamentals of the physics of solids vol. 1 Structure and Dynamics, Springer, 2007, 204 p.
↑ Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
↑ « Carbone » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
↑ Jazer Jose H. Togonon, Pin-Chieh Chiang, Hong-Jhen Lin et Wei-Che Tsai, « Pure carbon-based electrodes for metal-ion batteries », Carbon Trends, vol. 3,‎ 1^er avril 2021, p. 100035 (ISSN 2667-0569, DOI 10.1016/j.cartre.2021.100035, lire en ligne, consulté le 25 novembre 2023)
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↑ Pavani Dulanja Dissanayake, Siming You, Avanthi Deshani Igalavithana et Yinfeng Xia, « Biochar-based adsorbents for carbon dioxide capture: A critical review », Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 119,‎ 1^er mars 2020, p. 109582 (ISSN 1364-0321, DOI 10.1016/j.rser.2019.109582, lire en ligne, consulté le 25 novembre 2023)
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↑ (en) Emőke Sikora, Adrienn Kiss, Zsuzsa H. Göndör et Péter Pekker, « Fine-tuning the catalytic activity by applying nitrogen-doped carbon nanotubes as catalyst supports for the hydrogenation of olefins », Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 129, n^o 1,‎ 1^er février 2020, p. 95–106 (ISSN 1878-5204, DOI 10.1007/s11144-019-01705-7, lire en ligne, consulté le 25 novembre 2023)
↑ Anodic generation of hydrogen peroxide in continuous flow, DOI: 10.1039/D2GC02575B (Paper) Green Chem., 2022, 24, 7931-7940
↑ Weijian Duan, Ge Li, Zhenchao Lei et Tonghe Zhu, « Highly active and durable carbon electrocatalyst for nitrate reduction reaction », Water Research, vol. 161,‎ 15 septembre 2019, p. 126–135 (ISSN 0043-1354, DOI 10.1016/j.watres.2019.05.104, lire en ligne, consulté le 25 novembre 2023)

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[HandbookChemPhys90-1] {a b et c} (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)

[2] L' IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights donne: min: 12,0096 max: 12,0116 moy: 12,0106 ± 0,001; valeur cohérente avec une teneur en isotope 13 de 1,0565 %

[Covalent_radii_revisited-3] {a b et c} (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ 2008, p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)

[Paul_Arnaud-4] Paul Arnaud, Brigitte Jamart, Jacques Bodiguel, Nicolas Brosse, Chimie Organique 1^er cycle/Licence, PCEM, Pharmacie, Cours, QCM et applications, Dunod, 8 juillet 2004, 710 p., Broché (ISBN 2100070355)

[5] "Ionization Energies of Atoms and Atomic Ions," in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 91st Edition (Internet Version 2011), W. M. Haynes, ed., CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL., p. 10-203

[D._D._L._CHUNG-6] (en) D. D. L. CHUNG, « Review Graphite », Journal of Materials Science (en), vol. 37,‎ 2002, p. 1475 – 1489 (DOI 10.1023/A:1014915307738)

[Fundamentals_of_the_physics_of_solids-7] (en) Jenő Sólyom, Fundamentals of the physics of solids vol. 1 Structure and Dynamics, Springer, 2007, 204 p.

[8] Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)

[Reptox-9] « Carbone » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009

[11] Jazer Jose H. Togonon, Pin-Chieh Chiang, Hong-Jhen Lin et Wei-Che Tsai, « Pure carbon-based electrodes for metal-ion batteries », Carbon Trends, vol. 3,‎ 1^er avril 2021, p. 100035 (ISSN 2667-0569, DOI 10.1016/j.cartre.2021.100035, lire en ligne, consulté le 25 novembre 2023)

[12] P. González-García, « Activated carbon from lignocellulosics precursors: A review of the synthesis methods, characterization techniques and applications », Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 82,‎ 1^er février 2018, p. 1393–1414 (ISSN 1364-0321, DOI 10.1016/j.rser.2017.04.117, lire en ligne, consulté le 25 novembre 2023)

[13] Pavani Dulanja Dissanayake, Siming You, Avanthi Deshani Igalavithana et Yinfeng Xia, « Biochar-based adsorbents for carbon dioxide capture: A critical review », Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 119,‎ 1^er mars 2020, p. 109582 (ISSN 1364-0321, DOI 10.1016/j.rser.2019.109582, lire en ligne, consulté le 25 novembre 2023)

[14] (en) Ádám Prekob, Viktória Hajdu, Gábor Muránszky et István Kocserha, « Application of carbonized ion exchange resin beads as catalyst support for gas phase hydrogenation processes », Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 129, n^o 1,‎ 1^er février 2020, p. 85–94 (ISSN 1878-5204, DOI 10.1007/s11144-019-01694-7, lire en ligne, consulté le 25 novembre 2023)

[15] (en) Emőke Sikora, Adrienn Kiss, Zsuzsa H. Göndör et Péter Pekker, « Fine-tuning the catalytic activity by applying nitrogen-doped carbon nanotubes as catalyst supports for the hydrogenation of olefins », Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, vol. 129, n^o 1,‎ 1^er février 2020, p. 95–106 (ISSN 1878-5204, DOI 10.1007/s11144-019-01705-7, lire en ligne, consulté le 25 novembre 2023)

[16] Anodic generation of hydrogen peroxide in continuous flow, DOI: 10.1039/D2GC02575B (Paper) Green Chem., 2022, 24, 7931-7940

[17] Weijian Duan, Ge Li, Zhenchao Lei et Tonghe Zhu, « Highly active and durable carbon electrocatalyst for nitrate reduction reaction », Water Research, vol. 161,‎ 15 septembre 2019, p. 126–135 (ISSN 0043-1354, DOI 10.1016/j.watres.2019.05.104, lire en ligne, consulté le 25 novembre 2023)

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