炭素と黒鉛の主な違いは、炭素が化学元素であるのに対し、黒鉛は炭素の異性体であることです。

炭素と黒鉛はともに炭素の形態であり、黒鉛は炭素の異性体で、炭素の中で最も安定した形態である。カーボンは古来より知られている非金属です。人間は、炭、黒鉛の煤、ダイヤモンドなど、炭素異性体と呼ばれるさまざまな形の炭素を利用している。それ以前は、これらの化合物が単に炭素の異なる形態であるとは認識されていなかったが、後になって科学者が炭素の異性体を発見した。炭素の語源はラテン語で炭を意味するcarboである。炭素は天然に存在する元素で、自然界で4番目に多い元素である。炭素循環を通じて、人間や植物の生活に欠かせない役割を担っています。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. カーボンとは 3. グラファイトとは 4. 並べて比較 - カーボンとグラファイトの表形式 5. まとめ

カーボンは何ですか？

炭素は原子番号6、化学記号Cの元素で、周期律表では非金属元素とpブロック元素に分類される。この元素は4価であり、4つの価電子を持つため、4つの共有結合を形成することができる。この元素には、安定なC-12とC-13、そして放射性を持つC-14の3つの主要な同位体がある。

図01：グラファイトとダイヤモンドは、最も安定な炭素異性体であることが知られている

炭素の化学的な事実をいくつか挙げると、次のようになる。

• 原子番号は6です。
• 標準的な原子量は12である。
• 電子的なグループ分けは[He]2s2 2p2
• 標準的な温度と圧力での状態は固体である。
• 3642℃での昇華
• 最も安定な異性体はグラファイトとダイヤモンドである。
• 酸化状態 - 最も安定な酸化状態は+4であり、+2も存在する。

また、この物質は非常に高い温度（タングステンなどの金属の最高融点以上）で昇華することができます。何より、鉄や銅に比べて酸化しにくいという特徴があります。炭素は、有機化合物の構造を形成する主要な化学元素であり、無機化合物にも含まれている。

グラファイトは何ですか？

グラファイトは、炭素の安定した異性体である。異性体とは、2つ以上の異なる物理的形態がそれぞれ存在しうる物質のことである。この異性体は天然に存在するもので、結晶形をしています。この化合物は変成岩や火成岩で見つけることができる。ある種の極端な性質を持つ鉱物で、工業的な必要性に応じて有用である。例えば、少し力を加えるだけで割れるように、とても柔らかくなっています。しかも、比重が非常に小さい。逆に言えば、この物質は非常に熱に強いということです。他の物質と接触しても、ほとんど不活性である。

図02：黒鉛の化学構造

黒鉛の構造を考えるとき、炭素原子の層があり、そのうちの1つは炭素原子のネットワークを持っている。そこでは、1つの炭素原子が他の3つの炭素原子と共有結合でつながっている。そのため、炭素層は平面的である。各炭素原子の残りの電子は、集まって電子雲を形成する傾向がある。この電子雲は、電気伝導に重要な役割を果たす。

カーボンとグラファイトの違い

炭素は原子番号6、化学記号Cの化学元素であり、黒鉛は炭素の安定異性体である。カーボンは黒鉛との違いです。また、炭素は非金属であり、黒鉛、ダイヤモンド、木炭など、異性体と呼ぶさまざまな構造を持つものが存在する。そのため、黒鉛の化学構造は他の異性体とは異なり、各炭素原子の周りに（他の炭素原子と）3つの共有結合を持ち、電気を通す電子雲を持つというものである。その他の炭素の異性体は電気を通さない。これが、カーボンとグラファイトの大きな違いである。

以下のインフォグラフィックでは、カーボンとグラファイトの違いについて、より詳しく説明しています。

概要 - カーボン vs. グラファイト

炭素は、生物を構成する主要な化学元素である。黒鉛は、炭素の天然鉱物の一種です。しかし、炭素と黒鉛の決定的な違いは、炭素が化学元素であるのに対し、黒鉛は炭素の異性体であることです。

引用

1 "炭素", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2018年10月1日.ここでは、そのうちの2つを紹介します。"グラファイト"、地質学。ここでは、2「グラファイト」、地質学で提供しています。