zetavg/zh-tw-wikipedia huggingface dataset:
碳化铍

**碳化鈹**（化學式：Be2C）是一種金屬碳化物。與金剛石類似，它是一種硬度很大的化合物。 它的硬度與金剛砂相當，可以在高壓下進行加工，製成耐磨材料。這是一種透明的晶體，由於體系中的痕量碳難以除去，它的顏色可由琥珀色變化到深棕色。

## 結構

碳化鈹為反螢石型晶體結構，形式上是甲烷的簡單取代衍生物。因為 C4-離子堆積形成的空隙很小，所以實際上只有半徑很小的 Be2+ 能形成 M2C 型碳化物，同族的其他元素鎂、鈣等由於 Mg2+ 和 Ca2+ 的半徑較大，只能形成 MC2 型乙炔衍生物。

## 製備

碳化鈹可以由金屬鈹與碳單質在超過 900°C 的高溫下共熱來製備，也可以在超過 1500°C 的條件下用碳還原氧化鈹來得到它：

　
: ${\rm {\ 2BeO+3C\rightarrow Be_{2}C+2CO}}$

該反應的溫度控制非常重要，溫度太低不能反應，太高的話碳化鈹會分解成石墨和金屬鈹。

## 性質

碳化鈹在水中非常緩慢地水解：

　
: ${\rm {\ Be_{2}C+2H_{2}O\rightarrow 2BeO+CH_{4}}}$

正因為這樣，用碳化鈹作高溫材料時必須塗上金屬或含矽的釉，以免與大氣中的水蒸氣作用。

分解速率在無機酸存在下加快，因為氧化鈹溶解促進了反應向正方向進行：

　
: ${\rm {\ Be_{2}C+4H^{+}\rightarrow 2Be^{2+}+CH_{4}}}$

然而，在熱的濃鹼中反應非常迅速，產生鹼金屬的鈹酸鹽和甲烷：

　
: ${\rm {\ Be_{2}C+4OH^{-}+2H_{2}O\rightarrow 2Be(OH)_{4}^{2-}+CH_{4}}}$

碳化鈹與鹵素反應生成鹵化鈹和碳：

　
: ${\rm {\ Be_{2}C+2F_{2}\rightarrow 2BeF_{2}+C}}$

## 其他碳化鈹

鈹粉與乾燥的乙炔在 450°C 下反應可以生成 BeC2。

## 參見

* 碳化物

## 參考資料

## 外部連結

* MATERIAL SAFETY DATA SHEET
* Encyclopedia Britannica （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Electrochemical Society article
* ASC website （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* article in _Nature_ （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* NIST government website
碳化铝

**碳化鋁**，又名**三碳化四鋁**，分子式 Al4C3，是一種鋁的碳化物。它是一種淡黃棕色、堅硬、透明的菱形六面體結晶，是離子晶體，在常溫下不導電，晶體結構複雜。結構中金屬原子可以是 4、5、6 配位，Al－C 鍵長在 1.90－2.22Å 之間，最短的 C－C 鍵為 3.16Å。X 射線研究則顯示結構中有單個碳原子以離散的碳負離子 C4−形式存在，與乙炔不同。

## 製備

碳化鋁可以通過在沒有氧氣和氮氣的情況下，加熱鋁和碳的混合物至 1000°C 以上來製備：

　
: 4Al + 3C → Al4C3

這個反應是可逆反應，1000°C 以下反應緩慢，在 1300－1500°C 時碳化鋁分解。

加熱氧化鋁和碳的混合物也可以得到碳化鋁，但其中含的雜質較多。

　
: 2Al2O3 + 6C → Al4C3 + 3CO2

## 存在

少量的碳化鋁是電石中的常見雜質。在電解法冶煉金屬鋁時，石墨電極也經常因被腐蝕而得到少量碳化鋁。

在以鋁為基質並且通過碳化物（如碳化矽、碳化硼等）來增大強度的金屬基複合材料或碳纖維中，碳化鋁常常成為不受歡迎的產品。例如碳纖維與鋁基複合材料在 500°C 之上就能夠發生反應，而如給其覆上一層硼化鈦則能抑制化學反應。

在碳化矽增強的鋁基複合材料中，碳化矽和鋁熔體的化學反應生成了一層碳化鋁覆蓋在碳化矽顆粒表面，從而降低了材料的強度。 通過使用合適的氧化物或氮化物在碳化矽顆粒表面形成一層矽塗層能夠降低發生這類反應的趨勢。

## 反應

作為一種碳化物，碳化鋁在遇到熱水或稀酸時能放出甲烷。因此，碳化鋁能作為測定水中 3H 含量的試劑：待測的水和碳化鋁反應，將生成的氚代甲烷被通到測量室，通過分析即可得知水中的氚含量。

　
: Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4

　
: Al4C3 + 12HCl → 3CH4 + 4AlCl3

碳化鋁可以被鹼金屬或鹼土金屬還原為鋁。露置於空氣中時，碳化鋁表面氧化生成氧化鋁。它在燃燒時產生氧化鋁和二氧化碳。

## 應用

細分散在鋁基複合材料中的碳化鋁顆粒能降低材料蠕變的趨勢，特別是在與碳化矽顆粒相結合時。

鋁－碳化鋁合金可以通過機械合金化或球磨鋁粉和石墨粒子來製備。

碳化鋁可作為高速切削工具的磨粒，它的硬度大致同黃玉相同。

碳化鋁也用於煙火，例如實現類似螢火蟲的效果。

## 參考資料
碳化铪

**碳化鉿**（HfC）是鉿和碳的化合物。它的熔點大約為 3900 °C，是已知最難冶的二元化合物之一。然而，它不抗氧化，氧化開始時的溫度最低能到 430 °C。

碳化鉿常有碳空缺，因此它的組成常表示為 HfCx（x = 0.5 至 1.0）。它具有立方（岩鹽）晶體結構，x 可為任意值。

## 製備

加熱粉末狀鉿和碳（煤粉）。

　
: : ${\mathsf {Hf+C\ {\xrightarrow {T}}\ HfC}}$

在 1800 至 2000℃用碳將二氧化鉿還原可獲得碳化鉿粉末。需要較長處理時間以除去所有的氧。

　
: : ${\mathsf {HfO_{2}+3C\ {\xrightarrow {T}}\ HfC+2CO}}$

將甲烷、氣化四氯化鉿和氫氣（催化劑）的混合氣通過加熱的鎢絲。使用化學氣相沉積法可得到高純度的 HfC 塗層。

　
: : ${\mathsf {HfCl_{4}+CH_{4}\ {\xrightarrow {T,H_{2}}}\ HfC+4HCl}}$

## 物理性質

儘管性質獨特，如高硬度（>9 莫氏硬度）和高熔點，但由於技術複雜、合成成本高，HfC 應用非常有限。

x≤0.8 時，HfCx 表現順磁性，x 變大則呈現抗磁性。在 TaCx 中觀察到了相反的行為（隨著 x 增加向順磁轉變），儘管其晶體結構與 HfCx 相同。

## 參考

* Физические величины. под ред. Григорьева И. С., Мейлихова Е. З., М.:Энергоаvolumeиздат, 1991 с. 102, 293, 358
* Химический энциклопедический словарь. под ред. Кнунянц И. Л., М.: Советсткая энциклопедия, 1983 с. 121
* Химическая энциклопедия **1**. 1988: 623.
* Редкол.: Никольский Б.П. и др. (編). Справочник химика **1** 2-е изд., испр. М.-Л.: Химия. 1966: 1072.
* Редкол.: Никольский Б.П. и др. (編). Справочник химика **2** 3-е изд., испр. Л.: Химия. 1971: 1168.
* Рипан Р., Четяну И.. Неорганическая химия. Химия металлов **2**. М.: Мир. 1972: 871.
碳化锂

**碳化鋰**（Li2C2），鋰的碳化物之一。

## 性質

無色質脆晶體。為離子型碳化物。具很強的還原性，冷時可在氟氣和氯氣中燃燒；強熱時，可在氧、硫、硒的氣氛中著火。熔點時可被氯酸鉀或硝酸鉀氧化。與濃酸緩慢反應。與氫氧化鉀共熔融時，發生放熱分解反應。與水作用，產生乙炔和氫氧化鋰。

鋰與碳可形成一系列的二元化合物，包括：Li2C2、Li4C、Li6C2、Li8C3、Li6C3、Li4C3、Li4C5，以及石墨層間化合物 LiC6、LiC12 和 LiC18。其中 Li2C2 是唯一可從單質化合製取的、熱力學上穩定的富鋰化合物。它最早由法國化學家亨利・莫瓦桑在 1896 年通過用煤與碳酸鋰反應而製得。其他富鋰的化合物可通過鋰蒸氣與氯代烴（如四氯化碳）反應得到。

## 製備

碳與單質鋰、碳酸鋰反應，或者用單質鋰與乙炔（在液氨中）或乙烯反應，都可以製得碳化鋰。實驗室中一種製取碳化鋰的簡便方法是向丁基鋰的己烷溶液中通入乙炔。碳化鋰沉澱出來，可被過濾出來、洗滌並乾燥。

## 參考資料
碳化锆

**碳化鋯**是鋯的碳化物，化學式 ZrC。

## 製備

和碳化鈦類似，碳化鋯可以由二氧化鋯和碳反應而成：

　
: $\mathrm {ZrO_{2}+3\ C\longrightarrow ZrC+2\ CO} $

它也可以由碳和鋯在 2000 °C 下直接反應而成。由於碳化鋯對氮氣很敏感，所以在燒結的時候要用極純的氬。反應中，碳會溶解到碳化鋯里，使熔點下降到 3100 °C。冷卻後，溶解的碳會掉出來。

　
: $\mathrm {Zr+C\longrightarrow ZrC} $

四氯化鋯和甲烷反應，也會產生碳化鋯：

　
: $\mathrm {ZrCl_{4}+\ CH_{4}\longrightarrow \ ZrC+4\ HCl} $

## 性質

碳化鋯是一種無臭的灰色固體，不溶於水。它也不溶於鹽酸和硫酸，但溶於硝酸。它在 800 °C 的空氣中穩定。碳化鋯的晶體結構和氯化鈉一樣。它的維氏硬度為 25.5 GPa，楊氏模量為 350 至 440 GPa。它在 250 °C 以上和鹵素反應，形成四鹵化物。類似碳化鈦，碳化鋯可以形成氮氣和氧氣的固體溶液。

## 用處

與碳化鈦不同，碳化鋯儘管具有良好的性能，但僅用於核反應爐和聚變反應爐的燃料塗層。究其原因，可能是因為碳化鋯的價格高，且雜質難以去除。

## 參考資料
碳化锶

**碳化鍶**是鍶的碳化物，化學式 SrC 
2。

## 製備

碳化鍶可以由氧化鍶和碳加熱而成。

　
: $\mathrm {SrO+3\ C\longrightarrow SrC_{2}+CO\uparrow } $

## 性質

類似碳化鈣，碳化鍶遇水形成乙炔和氫氧化鍶。

　
: $\mathrm {SrC_{2}+2\ H_{2}O\longrightarrow Sr(OH)_{2}+C_{2}H_{2}\uparrow } $

碳化鍶有數種結構，其中四方晶系在 427 °C 下穩定。它的空間群是 I4/mmm (No. 139)。在 427 °C 以上時，碳化鍶會變成立方晶系，空間群 Fm3m (No. 225)。在室溫一下，則會變成單斜晶系，空間群 C2/c (No. 15)。

## 參考資料
碳化镁

**碳化鎂**，化學式 MgC 
2，是鎂的乙炔化物。它可以由 450 °C 的氫氣中，在鎂粉上通過乙炔而成:

　
: Mg + C2H2 → MgC2 + H2↑

在 500 °C 以上時，碳化鎂分解成丙二烯鎂 (Mg 
2[C=C=C]) 和碳。由於碳化鎂對熱的不穩定性，它無法由碳和鎂直接反應而成。它也可以由 MgCl 
2 和 CaC 
2 反應，或 MgEt 
2 和乙炔反應而成。

它會水解成乙炔。

## 參考資料
碳化镧

**碳化鑭**是一種無機化合物，化學式為 LaC2。它是製造超導體和碳奈米管的材料。

## 製備方法

LaC2 可由氧化鑭（La2O3）或金屬鑭和碳在電弧爐里反應得到。

## 參考資料
碳匯

**碳匯**（英語：**carbon sink**；又名**碳吸儲庫**或**吸儲庫**）是能夠無限期累積及儲存碳化合物（特別是二氧化碳）的天然或人工「倉庫」，例如森林、土壤、海洋、凍土等。碳匯作為溫室氣體增加之緩衝區，近年已漸飽和。因京都協議書之緣故，公眾對碳匯的概念開始留意。

## 參考條目

* 碳匯券

## 外部連結

* 李偉才「關鍵的平衡 —— 對「碳循環」的基本認識」 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
碳匯券

**碳匯券**是一種準貨幣概念，以加強對抗全球暖化的碳足跡問題，碳匯券上印有幣值可以與特定國家的貨幣以一定比率互換，然而在使用碳匯券消費時其中一定比例金額將提撥給公益法人從事抗暖化活動。所以接受碳匯券購物的企業可能利益較薄，但企業形象可能較好，反而獲得商場上的無形利益。

## 台灣發行的碳匯券

2009 年發行了全台灣第一張碳匯券。

* 由臺北縣政府環保局與坪林鄉公所共同發行，與新台幣 1:1 兌換。
* 民眾持碳匯券至店家消費，將從碳匯券中提撥 10% 金額存入坪林鄉植樹基金，專款專用，植樹固碳。

## 參考條目

* 碳匯
碳十三

**碳 13** 是碳的穩定同位素之一，在地球自然界的碳中佔約 1.109%。

## 參見

* 碳的同位素

## 參考來源
碳十二

**12C** 是質量數為 12 的碳原子，其質子數和中子數都為 6，它是碳元素的一種同位素，在世界現存碳元素中占比 98.89%，是最常見的碳同位素。

在 2019 年 5 月 20 日國際單位制基本單位的重新定義之前，碳 - 12 原子曾被用來作為亞佛加厥常數（**阿佛加德羅常數**）的標準：12 克碳 - 12 中所含原子的個數被定義為阿伏伽德羅常數 6.022×1023。

## 形成

**碳 - 12**，可於約攝氏兩億度的兩個氦 - 4 原子核撞擊形成鈹 - 8，在鈹 - 8 未衰變前若又撞擊一個氦 - 4 原子核，即形成碳 - 12，此過程被稱為 3 氦過程。

## 參考來源
碳十四

**碳 14**（14 
C）或**放射性碳**是碳元素的一種具放射性的同位素，於 1940 年 2 月 27 日由加州大學伯克利分校放射性實驗室（現勞倫斯伯克利國家實驗室）的馬丁・卡門和薩姆・魯本首先發現。碳 - 14 原子由宇宙射線撞擊空氣中的氮原子所產生。碳 - 14 的原子核由 6 個質子和 8 個中子構成，其半衰期約為 5,730±40 年，衰變方式為 β 衰變，衰變過程中，碳 - 14 原子轉變為氮 - 14 原子。在地球上有 99% 的碳以碳 - 12 的形式存在，其次約 1% 的碳以碳 - 13 的形式存在，而只有萬億分之一（0.0000000001%）的碳 - 14 存在於大氣中。

1940 年代，威拉得・利比在美國芝加哥大學利用碳 - 14 的特性發明了放射性碳定年法，並於 1960 年獲得諾貝爾化學獎 。由於有機材料中含有碳 - 14，因此根據它可以確定考古學、地質學和水文地質學樣本的大致年代，利用放射性碳定年法最大測算不超過 6 萬年，而且沒有參照的情況下測算結果誤差較大。

## 放射性碳定年法

由於碳 - 14 之半衰期達 5,730 年，且碳是有機物的元素之一，一般可以根據死亡生物體的體內殘餘碳 - 14 成份來推斷其年齡。生物藉由呼吸攝入碳 - 14，在生物體內含量大致穩定不變，而死去後停止呼吸，此時體內留存的碳 - 14 因衰變開始減少。由於碳 - 14 在自然界的各個碳的同位素中的比例很穩定，因此可以透過測量一件古物的碳 - 14 含量，來估計它的大概年齡。這種方法被稱為放射性碳定年法。

這個方法估計的大氣碳 - 14 含量可以通過植物年輪（最多可推算到大約 10000 年前）或者洞穴沉積物（例如鐘乳石，最多可推算到大約 45000 年前）來推算，根據推算結果對比年輪和洞穴沉積物就可以建立起碳 - 14 的年代變化模型，從而獲得其它樣本的年齡。

### 限制

碳 - 14 定年法最大測算時間不能超過 6 萬年，而且所測得的年代有頗大的誤差。而且其假定大氣中的碳 - 14 濃度不會隨時間而改變，也與事實有落差。此外，碳 - 14 測定亦有可能受到諸如火山爆發等自然因素影響，因為在火山噴發時將地下大量氣體和物質帶到大氣中，從而影響碳 - 14 在某區域大氣中的含量。所以，若沒有其他年代測定方法（如：利用樹木的年輪）來檢訂，單單依賴碳 - 14 的測年數據並不完全可靠。隨著現代工業的高速發展和大量化石燃料的應用，古代深藏地下的碳被排放到大氣中並進入生物循環，但是這些化石燃料的碳 - 14 含量非常稀少，因此不會對放射性碳定年法的結果產生干擾。

## 存在

### 化石燃料中

大多數人造材料（塑料）由化石燃料，諸如石油或者煤炭製成，其中包含著遠古時期的碳 - 14。然而，石油蘊藏物中通常存有微量的碳 - 14，但所含的碳 - 14 的量不穩定，誤差範圍可以從當時有機物中的 1％到 40000 年之間碳 - 14 曾經存在過的最高水平。這表明碳 - 14 的濃度有可能會在自然界當中受到污染，例如細菌、地下放射性物質（例如鈾元素的衰變輻射） 或其它的碳 - 14 的二次製造源。現存的碳 - 14 在其碳質原料的同位素特徵中有機會受到生物源污染或地質岩層附近環境的放射性污染。

### 人體中

在人體中，碳元素約占整個身體質量的 18%。生物體的每克碳內含有大約 500 億個碳 - 14 原子，其中每分鐘大約有 10 個碳 - 14 原子衰變。

## 參考文獻

## 參考資料

## 參看

* 放射性碳定年法
* 碳的同位素
* 774 年至 775 年間碳 14 飆升

## 外部連結

* 黃國恩，《「碳十四測年法」的原理是什麼？》，臺灣臺東：國立臺灣史前文化博物館。
碳反应

**碳固定**（英語：Carbon fixation）是生物將無機碳（二氧化碳）轉換為有機化合物的過程。其中最主要，也最為人知的的是光合作用，其他的碳固定則包括可以在沒有陽光的條件下作用的化能合成。會自行進行碳固定，產生營養而且成長的生物稱為自營生物，其中包括了利用太陽光的能量生成有機化合物的光養生物、用無機化合物氧化的能量來生成有機化合物的無機營養生物。而異營生物就是靠自養生物的碳固定來作為能量來源的生物。異營生物需要有機化合物作為能量來源，並且建構其身體組織。碳固定也稱為**二氧化碳固定**、**固碳**（Fixed carbon）或**固碳作用**、**減碳**（reduced carbon）等。

## 淨固碳量及總固碳量

估計固碳作用每年將 2580 億噸的二氧化碳轉換為有機化合物。固碳作用主要是在海洋環境中出現，尤其是高養份的區域。上述所述的是淨固碳量，而總固碳量則更大，其中有 40% 是被生物體本身的呼吸作用所消耗。

## 代謝路徑簡介

到 2011 年為止，已知的自養生物碳固定路徑有六種。卡爾文循環是植物及藻類葉綠體中固碳的方式，藍菌門也以此方式固碳。而像變形菌門中的紫細菌，以及一些非光養性變形菌，是利用不產氧光合作用來固碳。

## 參考資料

## 延伸閱讀
碳同位素

**碳**（原子量：12.0107 (8)）共有 15 個已知同位素，質量數介於 8-22 之間，其中有 2 個是穩定的，其他都具有放射性。天然存在的碳同位素有 3 個，分別是穩定的 12C、13C 和具放射性的 14C，其中 14C 在自然界中僅痕量存在，為宇宙射線所產生。其餘同位素都不出現在自然界中，只有在實驗室製造出來過，且半衰期都很短，非常不穩定。

## 常見的碳同位素

### 碳 - 11

碳 - 11 是碳的一個人造放射性同位素，半衰期約 20.334 分鐘。絕大多數的碳 - 11 會透過 β+ 衰變衰變為硼 - 11，其過程會發射出正子，而有少部分的 (約 0.19–0.23%) 的碳 - 11 會透過電子捕獲衰變為硼 - 11。

　
: 11 
C 
  → 11 
B 
  + 
e+ 

 + 
ν 
e
 + 0.96 MeV

　
: 11 
C 
  + 
e− 

 → 11 
B 
  + 
ν 
e + 1.98 MeV

碳 - 11 可以利用氮透過粒子加速器以下列反應制備：

　
: 14 
N 
  + 
p 

 → 11 
C 
  + 4 
He

正電子發射計算機斷層掃描中的放射線標記分子通常會使用含有放射性碳同位素碳 - 11 的放射性分子，例如[11 
C 
]DASB 和[11 
C 
]Cimbi-5。

### 碳 - 12

碳 - 12 是碳的穩定同位素之一。其相對豐度是 98.9%，是自然界中最普遍的碳同位素。

### 碳 - 13

碳 - 13 是碳的穩定同位素之一。其相對豐度是 1.1%。

### 碳 - 14

碳 - 14 是碳的放射性同位素之一，半衰期約 5730 年。碳 - 14 是碳唯一的天然放射性同位素，在自然界中痕量存在，為宇宙射線作用下發生 14N + 1n → 14C + 1H 反應而產生。

由於碳是有機物所含的元素之一，我們可以根據死亡生物體的體內殘餘碳 - 14 的量來推斷它的存在年齡，稱為放射性碳定年法。

## 圖表

**備註：**畫上 #號的數據代表沒有經過實驗的証明，只是理論推測而已，而用括號括起來的代表數據不確定性。

 

## 註釋

## 參考文獻

* Flannery, T 2005, _The weather makers: the history & future of climate change_, The Text Publishing Company, Melbourne, Australia. ISBN 1920885 84 6.
* Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in _Nuclear Physics_ A729 (2003).
* Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. _Pure Appl. Chem._ Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）.
* Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
  * Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
  * National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (retrieved Sept. 2005).
  * David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in _CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition_, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.
碳同素异形体

**碳的同素異形體**指的是碳元素的同素異形體，即純碳元素所能構成的各種不同的分子結構。包括了：

* 不定形碳
* 碳奈米泡沫（1997 年發現）
* 碳奈米管
* 鑽石
* 富勒烯
* 石墨
* 藍絲黛爾石
* 蠟石（或稱作白碳）
* 石墨烯
* 聚合鑽石奈米棒
* 環碳

碳同素異形體系統橫跨完全極端且十分不同的範圍。

以鑽石及石墨為例：

另以不定形碳及碳奈米管為例：
碳吸存

**碳截存**（英語：Carbon sequestration），也稱作**碳吸存**、**碳封存**或**碳固定**，是將二氧化碳以各種形態儲存起來。自然界中主要的碳截存者是海洋和植物與其他行光合作用的有機生物，藉著機能吸收大氣中的二氧化碳。在京都議定書中同意以碳截存的方式來作為碳補償。

## 參考文獻
碳固定

**碳固定**（英語：Carbon fixation）是生物將無機碳（二氧化碳）轉換為有機化合物的過程。其中最主要，也最為人知的的是光合作用，其他的碳固定則包括可以在沒有陽光的條件下作用的化能合成。會自行進行碳固定，產生營養而且成長的生物稱為自營生物，其中包括了利用太陽光的能量生成有機化合物的光養生物、用無機化合物氧化的能量來生成有機化合物的無機營養生物。而異營生物就是靠自養生物的碳固定來作為能量來源的生物。異營生物需要有機化合物作為能量來源，並且建構其身體組織。碳固定也稱為**二氧化碳固定**、**固碳**（Fixed carbon）或**固碳作用**、**減碳**（reduced carbon）等。

## 淨固碳量及總固碳量

估計固碳作用每年將 2580 億噸的二氧化碳轉換為有機化合物。固碳作用主要是在海洋環境中出現，尤其是高養份的區域。上述所述的是淨固碳量，而總固碳量則更大，其中有 40% 是被生物體本身的呼吸作用所消耗。

## 代謝路徑簡介

到 2011 年為止，已知的自養生物碳固定路徑有六種。卡爾文循環是植物及藻類葉綠體中固碳的方式，藍菌門也以此方式固碳。而像變形菌門中的紫細菌，以及一些非光養性變形菌，是利用不產氧光合作用來固碳。

## 參考資料

## 延伸閱讀
碳基生命

**碳基生物**（英語：Carbon-based life）是指以碳元素為有機物質基礎的生物。在構成碳基生物的胺基酸中，連接氨基與羧基的是碳元素，所以稱作碳基生物。目前地球上已知的所有生物都屬於碳基生物。

## 特點

由於碳原子有四個自由電子，其電子失去的能力（還原性）和得到電子的能力（氧化性）相當，又由於碳原子只有兩個電子層，所以活潑性又比同族的矽、鍺、錫、鉛要強，碳鏈的長度可以由 2 個至數千個不等，這使得碳骨架成為了許許多多種有機化合物的基礎，因此能夠形成複雜多樣的高分子有機物（比如 DNA 分子），為生命的形成提供物質基礎，並為自然選擇提供可能。

只要是生命形態，就必須從外界環境中收集、儲存和利用能量。碳基生物儲存能量的最基本的化合物是碳水化合物。在碳水化合物中，碳原子由單鍵連接成一條鏈，由酶控制的碳水化合物的一系列氧化步驟會釋放能量，廢棄物產生水和二氧化碳。碳基生物體內的分子大多因含有的碳原子的不對稱性使其出現左旋或者右旋，正是這個特點使得酶的專一性能夠被充分發揮，碳基生物體內的酶能夠依照分子的形狀和左旋右旋對特定的反應進行催化，識別和規範自身大量的不同新陳代謝進程。但是碳基生命體的分子結構是很不穩定的，難以承受高溫、低寒、病菌的侵蝕和射線的照射。

## 參見

* 矽基生物

## 參考資料
碳基生物

**碳基生物**（英語：Carbon-based life）是指以碳元素為有機物質基礎的生物。在構成碳基生物的胺基酸中，連接氨基與羧基的是碳元素，所以稱作碳基生物。目前地球上已知的所有生物都屬於碳基生物。

## 特點

由於碳原子有四個自由電子，其電子失去的能力（還原性）和得到電子的能力（氧化性）相當，又由於碳原子只有兩個電子層，所以活潑性又比同族的矽、鍺、錫、鉛要強，碳鏈的長度可以由 2 個至數千個不等，這使得碳骨架成為了許許多多種有機化合物的基礎，因此能夠形成複雜多樣的高分子有機物（比如 DNA 分子），為生命的形成提供物質基礎，並為自然選擇提供可能。

只要是生命形態，就必須從外界環境中收集、儲存和利用能量。碳基生物儲存能量的最基本的化合物是碳水化合物。在碳水化合物中，碳原子由單鍵連接成一條鏈，由酶控制的碳水化合物的一系列氧化步驟會釋放能量，廢棄物產生水和二氧化碳。碳基生物體內的分子大多因含有的碳原子的不對稱性使其出現左旋或者右旋，正是這個特點使得酶的專一性能夠被充分發揮，碳基生物體內的酶能夠依照分子的形狀和左旋右旋對特定的反應進行催化，識別和規範自身大量的不同新陳代謝進程。但是碳基生命體的分子結構是很不穩定的，難以承受高溫、低寒、病菌的侵蝕和射線的照射。

## 參見

* 矽基生物

## 參考資料
碳头孢烯

**碳頭孢烯**（英語：Carbacephems）是一類合成的頭孢菌素類抗生素，和頭孢烯結構上類似，不過 5 號位置由亞甲基取代了原來的硫原子。

碳頭孢烯類抗生素通過抑制細胞壁合成來抑制細菌。

## 參考文獻
碳定價

**碳定價**是各國減緩全球暖化的一種方法，該方法通過增加溫室氣體排放的成本來鼓勵污染者減少使用煤炭、石油和天然氣等造成全球暖化的主要來源。這一方法被廣泛認可並被認為是有效的。碳定價的目的是解決二氧化碳和其他溫室氣體排放造成負外部性（排污者無需付費）。

碳價格通常採用碳稅或碳排放交易的形式。

2020 年，碳定價產生了 530 億美元的收入。2021 年，隨著中國開始實行國家碳交易計劃，碳定價覆蓋全球 21.7% 的溫室氣體排放量。實行碳定價的地區包括大多數歐洲國家和加拿大。另一方面，印度、俄羅斯、海灣國家和美國許多州等排放大國尚未制定碳定價。澳大利亞也廢除了其碳定價計劃。

最新的碳社會成本模型計算發現，由於經濟反饋和全球 GDP 增長率下降，每噸二氧化碳排放造成的損失超過 3000 美元，而政策建議範圍在 50-200 美元之間。許多碳定價計劃，包括中國的排放交易體系，定價低於 10 美元 / 噸 CO2。一個例外是歐盟排放交易體系（EU-ETS）2021 年的定價超過 60 歐元 / CO2（70.79 美元）。

碳稅因其簡單穩定而在經濟上受到普遍青睞，而選擇限額與交易通常是出於政治因素。交易計劃理論上提供了限制碳預算配額的可能性。當前的實施僅旨在滿足某些減排目標。

## 概念

### 碳交易

在碳排放限額與交易的制度設計下，政府設定一個排放上限，例如每年 1000 噸 CO 
2。然後，政府以政治或行政上確定的方式將配額給予相關主體，或者將配額拍賣給出價最高的人。排放許可發放後，配額可以在民間進行交易。沒有按規定限排的主體面臨比排放許可價格更高的罰款。理論上，排放量將會被限制在配額上限之內。如果上限太低，排放許可將供不應求，價格將居高不下。

和碳稅一樣，限額與交易制度根據化石燃料的碳含量設定相應的上限。一般來說，該制度的覆蓋範圍是局部的，例如可能僅限於電力工業。與碳稅不同的是，許可證市場會自發調整碳價格，以確保達到上限，而在碳稅制度下，碳價格由政府而不是市場設定。兩個或兩個以上國家只需認可對方的限額，就可以聯繫雙方的限額與交易市場，其效果是使兩個市場的碳定價相等。

在實踐中，歐盟排放交易體系的結果是碳價格相當高，但這後來被可再生能源政策（非價格政策）和大衰退削弱了。

### 碳稅

在碳稅制度下，監管機構直接設定碳價格。原則上，所有 CO 
2 排放源應按每噸 CO 
2 排放的相同稅率徵稅。這可以通過對所有化石燃料按其碳含量比例徵稅來實現。在實踐中，不同的燃料和不同的燃料使用方式可能以不同的稅率徵稅，由此產生的稅收仍可稱作碳稅。

#### 混合設計

總量管制與交易制度可以包括有下限和上限的價格穩定條款。這種設計通常被稱為混合設計（hybrid design (s)）。只要價格受到這些限制的控制，就可以認為它是一種稅。

## 碳排放社會成本

一噸二氧化碳排放造成的具體的經濟損失取決於氣候和經濟的反饋效應，數值在一定程度上仍不確定。但最新的計算顯示出其增長的趨勢。相關動態模型包括貼現率。這導致當前狀態下其成本更低，而一旦碳預算耗盡，成本就會更高。

## 參考文獻
碳審計

**碳審計**全稱為二氧化碳審計。建築物的使用者及管理人員，可以透過碳審計，計算其建築物的溫室氣體排放量，從而發掘改善空間，組織進一步的減排工作。

香港特區政府於 2008 年 7 月 24 日推出首部為建築物進行碳審計的指引，以協助建築物用戶及管理人員，提升對溫室氣體排放的認知、量度其溫室氣體排放表現，以及積極參與減排運動。該指引由環境保護署及機電工程署制定，並參考了國際相關的普遍做法。

## 參考文獻

* 首部「碳審計」指引正式推出 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），載環境局網頁，2008 年 7 月 24 日
碳式複寫紙

**碳式複寫紙**（Carbon paper）是壓敏複寫紙的一種，是一種一面塗有乾墨水或者其他顏料的紙，通常使用蠟封。當人們通過手寫或者打字機製作原件的同時，它被用來複製副本。

## 使用方法

將碳紙放在原件的下面，同時在碳紙下方放上另外一張紙（通常薄一些）。當人們足夠用力的在上層紙張上寫字時，碳紙的顏色將會因壓力而轉到下層紙上。同樣的方式也適用於使用機械鍵盤或者球形列印頭的打字機。一次複製多個副本也是可以的，每多一層碳紙和白紙就會多複製一個副本，直到壓力不足無法將顏色傳到白紙上。

## 歷史

現在不知道誰是碳紙的發明者，但是在 1806 年 7 月 10 日一個叫做 Ralph Wedgwood 的英國人所獲得的「stylographic writer」的專利文件最早提到了碳紙這個詞。 

## 用途

最早的用途是人們是用來複製書信的副本，但是隨著影印機發明，它被人們越來越少使用，只有在餐館點菜，開寫罰單，部分公司以普通紙張複寫等少數情況下還在使用。另外如今碳紙在燃料電池領域得到了廣泛的使用，它被用來當做質子交換膜來使用。人們在使用電子郵件還能見到抄送的英文 CC，即 Carbon Copy 的縮寫。

## 參考資料
碳引爆

**碳閃**（**Carbon detonation**）是白矮星重新進行的劇烈的熱核融合，這通常會形成 Ⅰa 超新星。

## 過程

白矮星要發生碳引爆，通常只有在聯星的狀態下，伴星要足夠的接近，才能傾倒足夠的質量給白矮星，而這還必須在伴星的演化進入最後階段時才會發生。

如果伴星供應了足夠的質量給垂死的恆星，白矮星會因為質量增加而體積持續收縮，收縮釋放的重力勢能使白矮星內部的壓力和溫度升高，並最後足以引燃原先在核心不能燃燒的碳。碳引爆一般都發生在白矮星的質量被累積至接近大約是 1.4 太陽質量的錢德拉塞卡極限時。

電腦模擬顯示，在融合開始之前會有一系列的湍流，和由瑞利 - 泰勒不穩定性引起擴張的 "氣泡"。 核融合前不穩定的湍流使恆星表面千瘡百孔，而因之前的千瘡百孔大量裸露的表面造成極端迅速的 "燃燒"，就是所知的 "熱核火焰"。這種快速的 "燃燒" 造成白矮星表面噴發性的爆炸，就是被看見的 Ⅰa 超新星。

## 參見

* 氦閃
* 核融合

## 參考資料

## 外部連結

* 恆星的死亡 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* JINA: Type Ia Supernova Flame Models （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* A Computer Simulation of Carbon Detonation/Deflagration （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
碳循环

**碳循環**是一種生物地質化學循環，指碳元素在地球上的生物圈、岩石圈、土壤圈、水圈及大氣中交換。碳的主要來源有四個，分別是大氣、陸上的生物圈（包括淡水系統及無生命的有機化合物）、海洋及沉積物。與氮循環和水循環一起，碳循環包含了一系列使地球能持續存在生命的關鍵過程和事件。碳循環描述了碳元素在地球上的回收和重複利用，包括碳沉澱。一個對湖泊的碳預算的測試可以檢測這個湖泊是否起到了沉澱二氧化碳的作用。碳循環最早被約瑟夫・普利斯特里和安東萬 - 羅倫・德・拉瓦節發現，被漢弗里・戴維所推廣。

## 主要組成部分

全球碳循環通常分為以下幾大儲集池的碳相互關聯的途徑交換：

* 大氣
* 陸地生物圈
* 海洋，包括溶解無機碳，活的和死的海洋生物
* 沉積物，如土壤有機碳的沉積物，包括化石燃料，淡水系統和非生物有機材料
* 地球的內部，碳來自於地球的地函和地殼。這些碳存儲通過地質過程與其他組成部分交互

碳儲集之間的交流發生是各種化學，物理，地質和生物過程的結果。海洋是包含最大的地球的表面附近的碳的活躍儲集池。

## 從大氣中移走二氧化碳

### 植物（生產者）

光合作用會從空氣中吸入二氧化碳並轉化為碳水化合物，例如葡萄糖和澱粉，接著將碳水化合物轉化為蛋白質和脂肪。較新的樹林會轉化較多的二氧化碳，因為植物生長的速度較快。

### 動物（消費者）

動物會以植物為食物，並將植物組織的有機物消化及轉化為動物組織。

### 化石燃料

生物屍體埋在泥土下或壓縮在水底下，經過數萬年泥土或水的壓力及地下的高溫，就會生成化石燃料而儲存大量的碳。

### 海中的動物

海中有殼的動物會利用海水中的碳去製造自己的殼。

### 其他

大氣中的二氧化碳，部分會與降雨的水結合成碳酸，落至地面經滲透後，與地底的鈣質化合成碳酸鈣。此即為鐘乳石生成原理，但此作用極為緩慢。

## 二氧化碳回歸大氣中

### 呼吸作用

植物、動物、細菌和真菌皆會透過呼吸作用釋放二氧化碳

### 分解

細菌和真菌會將生物的屍體分解並釋放二氧化碳返回大氣中。

### 燃燒

當燃燒化石燃料時，便會釋放大量二氧化碳。

### 海中的動物

當貝殼碎裂的時候、生物死亡被分解時二氧化碳會被釋放到海裡。

### 其他

碳酸鈣遇到酸雨（鹽酸、亞硫酸），將導致碳酸鈣之中封存的二氧化碳釋出到大氣。

## 參看

* 生物碳（英語：Biochar）
* 碳足跡（英語：Carbon footprint）
* 初級生產（英語：Primary production）
* 雪球地球和慢速「碳循環」
* 卡爾文循環
* 生物地質化學循環

## 參考資料

* Basic Principles in Biology Book 1 -Y.K.TO. Chapter 6.6 Cycling of Materials
碳循環飲食

**碳循環飲食**（英語：**Carb cycling diet**），主要訴求為在一段飲食方針中，交替攝入較高碳水化合物比例以及較低碳水化合物比例的餐點，常見於健身活動、增肌減脂，或者用於調整運動員體能表現。該種飲食模式曾被特定書目提及，論述歷史上不同飲食方式對大眾造成的極端影響（例如：阿特金斯飲食法），期望以更全面、入微的方式進行飲食規劃；此外，也強調飲食計畫搭配運動強度調整的重要性。對於減肥的群眾，亦有學者指出，利用身體內分泌（例如：胰島素、瘦素）系統在不同階段（「高碳期」對比「低碳期」）對身體產生的影響，達到改變身體組成的目的。然而飲食計畫對於群眾並無絕對的標準，除了了解主要營養素對身體造成的個別影響，也須考量體重、活動量等因素進行飲食調控，並配合專業的營養指南，找到適合自己的飲食模式。

## 歷史

### 起源

目前推測最早提及 "carb cycling diet" 一詞的書籍為由 Roman Malkov 所撰寫的 _The Carb Cycling Diet: Optimize Your Health, Lose Weight, Feel Great--Without Giving Up the Foods You Love_ 一書，此書首次出版於 2006 年 1 月 15 日。

### 後續發展

在 Roman Malkov 發表了關於碳循環飲食的書之後，其他在探討碳循環飲食的相關書籍也陸續出現。近年來也有許多與碳循環飲食相關的討論出現在健康網站與 YouTube 等網站上，也出現了相關的新聞報導。

## 實際作法

一般常見的做法是，在長遠下來碳水化合物的總攝取量不變的情況下，將每日飲食分成高碳日以及低碳日。在高碳日攝取較多碳水化合物，在低碳日則減少碳水化合物的攝取。而高碳日與低碳日的安排，對於沒有在進行重量訓練的人取決於該日的運動量，高度運動日作為高碳日，低度運動日或休息日則作為低碳日；對於有在進行重量訓練的人，會以大肌群訓練日為高碳日，小肌群訓練日、有氧日或休息日為低碳日。整體下來則可以在高碳日能得到足夠糖類，在低碳日也能藉由低碳水化合物攝取量，降低身體的胰島素敏感度，因此現在已經是許多健美選手備賽期喜歡使用的飲食模式。

## 相關科學研究

目前並沒有特別針對碳循環飲食的正式科學研究被發表。

## 參考資料
碳性電池

**碳鋅電池**，又稱**碳鋅乾電池**、**碳性電池**、**碳性電芯**、**乾電池**、**酸性鋅碳電池**。碳鋅電池有一層由鋅構成的外殼，作為電池的負極。碳鋅電池是從液體 Leclanché 電池發展而來。傳統或一般型以氯化銨為電解質；「超級」或「高能」（英文標示：Super Heavy Duty）電池則通常是使用氯化鋅為電解質的碳鋅電池，是一般使用的廉價電池的一種改良版。電池的正極主要是由粉末狀的二氧化錳和碳構成。電解液是把氯化鋅、氯化銨、碳粉和澱粉溶於水中所形成的糊狀物質。

碳鋅電池正極的碳棒與二氧化錳中所混合的碳只負責引出電流，並不參與反應；正極實際參與還原反應並提供正電的是二氧化錳，因此，又稱為**錳鋅電池**、**鋅錳電池**或鋅－二氧化錳電池，也有簡稱錳乾電池的。

碳鋅電池是最便宜的一次電池，因此成為很多廠商的首選，因為這些廠商所銷售的設備中常常需要配送電池。鋅碳電池適合用於遙控器、玩具或電晶體收音機等功率不大的設備可發揮最大效用。

## 一次電池

一個碳鋅乾電池是一種一次電池。一旦放電完畢，就不能夠被再次充電而只能被丟棄。一些「電池翻新」設備也曾經出現在市場上，通過對電池加上一個反向電流來恢復部分電量。但這些設備往往只能暫時地給電池充電而且容易導致電池泄漏以及爆炸。與其它種類電池相比，碳鋅電池之所以更容易泄漏，是因為鋅同時作為放電時被消耗的負極和電池容器。鋅錳電池發明於 19 世紀 60 年代，並在後來通過改進電解液形式成為乾電池。

## 化學反應

碳鋅電池的容器是一個鋅罐。裡面有一層由氯化銨和氯化鋅構成的糊狀液體，稱為電解質。電解質通過一個紙層與粉末狀的碳和二氧化錳隔開。這些粉末填充在一個碳棒的周圍。

在碳鋅電池中，外部鋅容器是帶負電的端子。鋅通過以下半反應被電荷載體氯化物（Cl−）氧化：

陽極（氧化反應，標記為−）

$$
{\ce {Zn + 2 Cl- -> ZnCl2 + 2 e-}}
$$

陰極（還原反應，標記為 +）

$$
{\ce {2MnO2 + 2NH4Cl + H2O + 2e- -> Mn2O3 + 2NH4OH + 2Cl-}}
$$

同時可能會發生其他副反應，但是碳鋅電池中的總反應可以表示為：

$$
{\ce {Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl + H2O -> ZnCl2 + Mn2O3 + 2NH4OH}}
$$

如果用氯化鋅代替氯化銨作為電解質，則陽極反應保持不變：

$$
{\ce {Zn + 2 Cl- -> ZnCl2 + 2 e-}}
$$

陰極反應生成氫氧化鋅而不是氫氧化銨：

$$
{\ce {2 MnO2 + ZnCl2 + H2O + 2e- -> Mn2O3 + Zn(OH)2 + 2Cl-}}
$$

總反應為：

$$
{\ce {Zn + 2MnO2 + H2O -> Mn2O3 + Zn(OH)2}}
$$

碳鋅電池的電動勢大約為 1.5V。電動勢的近似性質與陰極反應的複雜性有關。陽極（鋅）反應因具有一個已知電勢而相對簡單。副反應和活性化學物質的耗盡會導致電池的內阻增加，電池的電動勢降低，從而導致端子電壓在負載下下降。

## 洩漏棒

當一個碳鋅電池使用一段時間以後，由於金屬鋅被氧化成為鋅離子，鋅外殼會逐漸變薄。因此，氯化鋅溶液常常可以從電池中洩漏出來。洩漏出來的氯化鋅往往會使電池表面變粘。一些老的電池沒有洩漏保護。一個鋅碳電池的使用壽命比較短，保存期一般為一年半。

另外，就算電池沒有使用，鋅外殼也會慢慢的變薄。這是因為電池內的氯化銨有弱酸性，可以與鋅反應。

## 氯化鋅電池

高能氯化鋅電池是簡單鋅碳電池的一個改良版，用來提供更長的使用壽命以及更穩定的電壓輸出。與普通鋅碳電池相比，氯化鋅電池的電解液不含氯化銨，由純的氯化鋅糊狀液體構成。因此，陰極反應也有一些不同：

　
: MnO2(_s_) + H2O(_l_) + e− → MnO(OH)(_s_) + OH−(_aq_)

總反應如下：

　
: Zn(_s_) + 2 MnO2(_s_) + ZnCl2(_aq_) + 2 H2O(_l_) → 2 MnO(OH)(_s_) + 2 Zn(OH)Cl(_aq_)

## 參見

* 原電池
* 鹼性電池
* 閃光燈電池

## 參考資料

1. Eveready：碳鋅電池使用作明書 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
2. Rayovac：鹼性與高能電池使用說明書
3. Power Stream 電池化學常見問題與解答 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
4. 電池組成 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
碳截存

**碳截存**（英語：Carbon sequestration），也稱作**碳吸存**、**碳封存**或**碳固定**，是將二氧化碳以各種形態儲存起來。自然界中主要的碳截存者是海洋和植物與其他行光合作用的有機生物，藉著機能吸收大氣中的二氧化碳。在京都議定書中同意以碳截存的方式來作為碳補償。

## 參考文獻
碳捕集與利用

**碳捕集與利用**（英語：**C**arbon **C**apture and **U**tilization，簡稱 **CCU**）是捕集二氧化碳以供進一步使用的過程。碳捕集與利用可以應對全球挑戰，即顯著減少主要固定工業排放者的溫室氣體排放。CCU 不同於碳捕集與封存（CCS），因為 CCU 既不旨在也不導致二氧化碳的永久地質儲存。相反，CCU 旨在將捕集的二氧化碳轉化為更有價值的物質或產品；例如塑料、混凝土或生物燃料等；同時保持生產過程的碳中和。捕集的二氧化碳可以轉化為多種產品：一類是醇類（例如甲醇），可用作生物燃料和其他替代能源和可再生能源，或用於各種化學合成的反應物。儘管 CCU 不會對大氣產生淨碳正效應，但有幾個重要的考慮因素需要考慮。因為二氧化碳是一種熱力學穩定的碳製造產品，它是能源密集型產品。在投資 CCU 之前，還應考慮用於製造產品的其他原材料的可用性。考慮到捕集與利用的不同潛在選擇，研究表明，涉及化學品、燃料和微藻類的方法去除二氧化碳的潛力有限，而涉及建築材料和農業用途的方法可能更有效。CCU 的盈利能力部分取決於釋放到大氣中的二氧化碳的碳定價。

## 碳源

二氧化碳通常是從發電廠、煉鋼廠、石化廠等重工業的固定點來源捕獲的。從這些廢氣流中捕獲的二氧化碳本身的濃度各不相同。典型的燃煤電廠的煙道氣廢氣流中含有 10-12% 的二氧化碳濃度。一家生物燃料精煉廠生產高純度 99% 的二氧化碳，其中含有少量水和乙醇等雜質。分離過程本身可以通過吸收、吸附或膜等分離過程進行。CCU 過程中另一個可能的捕集來源涉及種植園的使用。這個想法源於基林曲線的觀察，即大氣中的二氧化碳水平每年變化約 5ppm，這是由於植被的季節性變化和南北半球陸地面積的差異所致。然而，當植物死亡時，植物吸收的二氧化碳將返回到大氣中。因此，鑑於其快速生長和高碳捕集率，建議種植具有 C4 光合作用的作物，然後處理生物質以用於永久儲存在土壤中的生物炭等應用。

## 技術與應用實例

### 二氧化碳電解

### 碳中和燃料

#### 甲醇燃料

### 化學合成

## 環境影響

## 相關條目

* 碳捕集與封存
* 減緩氣候變化
* 碳中和燃料
* 碳封存

## 參考文獻

## 延伸閱讀

* Introduction to Carbon Capture and Sequestration. The Berkeley Lectures on Energy **1**. 2014. ISBN 978-1-78326-327-1. doi:10.1142/p911.
* Novel carbon capture and utilisation technologies: Research and climate aspects Berlin: SAPEA. Science Advice for Policy by European Academies (Report). 2018. doi:10.26356/CARBONCAPTURE.
* New route to carbon-neutral fuels from carbon dioxide discovered by Stanford-DTU team
碳排放稅

**碳稅**（英語：carbon tax）是針對某些造成二氧化碳排放的商品或服務，依照排放量來徵收的一種環境稅。

二氧化碳目前被廣泛認為是造成全球暖化的主要原因。碳稅的設置意圖即是透過稅收手段，抑制向大氣中排放過多的二氧化碳，從而減緩氣候變暖進程。碳稅在運輸和能源部門較常見。

大衛・戈登・威爾遜（David Gordon Wilson）於 1973 年首次提出碳稅。碳稅是碳定價的一種形式。碳稅可以對任何其他溫室氣體進行徵收，通常會將其換算成等同於二氧化碳排放的量。例如：排放 1 公斤的甲烷到大氣，約相當於 25 公斤的二氧化碳排放量。

燃燒化石燃料等碳氫化合物時，其碳會轉化為二氧化碳和其他碳化合物。排放到大氣後會導致全球變暖，從而損害環境和人類健康。這些外部性成本可以透過在產品週期中的任何時刻，對碳含量徵稅來減少。

研究指出，碳稅有效地減少了排放。許多經濟學家認為，碳稅是遏制氣候變化的最有效方法（成本最低）。許多國家和 100 多個城市已承諾到 2050 年實現碳中和。截至 2019 年，已經或計劃在 25 個國家實施碳稅，而 46 個國家透過碳稅或排放權交易計劃對碳進行了某種形式的價格定價。為了避免這些回歸稅帶來的負面影響，碳稅收入可以直接用於低收入群體，也可以透過稅收抵免在部分或所有消費者中分配。

## 背景

二氧化碳為一種溫室氣體（其他還有甲烷、一氧化二氮等），其排放主要來自人類活動。氣候變遷相關的科學證據指出，人類產生的溫室氣體，是造成全球暖化的主因，其中二氧化碳佔最大宗。每年人類活動在全球造成約 270 億噸的二氧化碳排放到大氣中。大氣中的二氧化碳，藉由輻射效應改變了地球大氣系統的能量平衡，進而造成暖化。

自從越來越多疑氣候變遷的相關科學證據被發現，國際上有許多條約和協議在規範各國溫室氣體的排放。在 2015 年的巴黎協定中，許多國家承諾在未來數十年內要減少溫室氣體的排放。

不同的溫室氣體具有不同的物理性質。全球暖化潛勢是國際公認的與其他溫室氣體當量的標度，單位為二氧化碳當量噸。

## 經濟理論

碳稅是一種污染稅。與傳統的法令和規範來明確限製或禁止每個污染者的排放不同，碳稅藉由市場機制來找出減少污染的最有效方法。碳稅是一種間接稅，與直接稅不同在於，後者是一種對收入徵稅的稅。碳稅訂定的是價格而不是排放限制。徵收碳稅除了能鼓勵節能外，還使低碳能源（例如：再生能源）更具市場競爭力。

在經濟學理論中，污染被認為是負面的外部性，對不直接參與交易的第三方產生負面影響，是一種市場失靈。為了解決這個問題，經濟學家亞瑟・塞西爾・皮古提議對作為外部性來源的商品（在本例中為碳氫燃料）徵稅以便準確地將商品成本反映給社會，從而內部化生產成本。

## 相關條目

* 溫室效應
* 碳信用
* 污染者自付原則
* 環境經濟學
* 校正負外部性的皮古稅

## 參考文獻

## 外部連結

* 澳洲工黨政府力排眾議擬徵碳稅
* 淨零排放與課碳稅成國際趨勢！碳費碳稅將無可避免 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
碳族

**碳族元素**是指元素週期表上第 14 族（**ⅣA 族**）的元素，位於硼族元素和氮族元素之間。碳族元素包含碳（C）、矽（Si）、鍺（Ge）、錫（Sn）、鉛（Pb）、鈇（Fl），其中碳為典型的非金屬元素，矽和鍺為類金屬，其餘元素則為貧金屬。此外鈇為人造元素，具極高的放射性。它們位於 p 區。

根據現在的 IUPAC 族編號，碳族元素被稱為 **14 族**。在半導體物理學中，它也被稱為 **IV 族**。 碳族元素也被稱為 **tetrels** （來自於希臘文 _tetra_，意旨四），源自組名稱中的羅馬數字 IV，或者（並非巧合地）源自這些元素具有四個價電子的事實（請參見下文）。 它們也可以被稱為 **crystallogens** （來自英文字根 _crystallo-_，意指晶體， _-gens_，意指素）或 **adamantogens**（來自希臘文 ἀδάμαντος（adamantos），意指不可征服、不可馴服，即精金等極堅硬物，_-gens_，意指素）。

本族元素在化合物中一般可以呈現 + 4，+2 等化合價，它們的原子最外層都有 4 個電子，離子的最高正價都是 + 4 價。

## 性質

### 物理性質

碳族元素的沸點隨著族往下而越來越低。碳，最輕的碳族元素，升華 於 3825 °C。 矽的沸點是 3265 °C，鍺的沸點是 2833 °C，錫的沸點是 2602 °C，而鉛的是 1749 °C。鈇預測在 -60°C 時沸騰。它們的 熔點也有和沸點類似的趨勢。 矽在 1414 °C 下融化，鍺則在 939 °C，錫的熔點為 232 °C，而鉛在 328 °C 下融化。

碳族元素的密度隨著原子量增加而增加。 碳的密度為 2.26 g/cm3, 矽的密度為 2.33 g/cm3, 鍺的密度為 5.32 g/cm3，錫的密度為 7.26 g/cm3，而鉛的密度為 11.3 g/cm3。

碳族元素的原子半徑也隨著原子量增加而增加。 碳的原子半徑是 77 皮米，矽的為 118 皮米，鍺的則為 123 皮米，錫的原子半徑是 141 皮米，而鉛的為 175 皮米。

碳的晶體結構是六方晶系，在高溫和高壓下形成金剛石。矽和鍺的晶體結構亦為鑽石結構。錫在低溫下（13.2 °C 以下）是鑽石結構，室溫下則是四方晶系。鉛的晶體結構是立方晶系。

#### 同素異形體

碳有很多的同素異形體。 最常見的是石墨，由碳以層狀結構排列而成。 另外一種碳的同素異形體是鑽石，不過它相對罕見。 無定形碳 是碳的第三種同素異形體，存在於煤煙中。 碳還有一種叫做富勒烯的同素異形體，由很多碳原子折成球體而成。第五種碳同素異形體於 2003 年被發現，它就是石墨烯，由一層碳原子以類似蜂窩的六邊形結構排列。

矽在常溫下有兩種同素異形體。 它們分別是無定形矽和晶體矽。無定形矽是一種棕色粉末。 晶體矽則是灰色的，具有金屬光澤。

錫有兩種同素異形體， α- 錫（又稱灰錫）和 β- 錫。 錫在常溫下是 β- 錫，一種銀色金屬。 不過，標準壓力下， β- 錫會轉變成 α- 錫，一種灰色粉末，在 13.2° 攝氏度 / 56° 華氏度以下時。 這使得寒冷下的錫會變成灰色粉末，也就是錫疫 。

### 化學性質

和其它族一樣，碳族元素也有有規律的電子排布，尤其是在價電子層，因此使它們化學行為的趨勢：

所有的碳族元素都有 4 顆價電子。此外，基態、電中性的碳族元素原子都有 s2 p2 的最外層電子排布。這些元素，尤其是碳和矽，有形成共價鍵的強烈趨勢來達到八個電子。這些元素中的鍵通常含有軌道雜化，其中沒有明顯的 s 和 p 軌道。對於 單鍵，一般的結構是四對 sp3 電子，儘管其它結構也存在，像是三對 sp2 電子，存在於石墨烯和石墨。雙鍵是碳的特徵 (乙烯， CO 
2...)，其中的 π 系統通常也一樣。隨著原子的尺寸增加，失去電子的趨勢也隨之增加，正如原子序數的增加一樣。碳可以形成陰離子，也就是碳化物 (C4−) 陰離子。矽和鍺都是類金屬，可以形成 +4 離子。錫和鉛都是金屬，都可以形成 +2 離子。儘管錫在化學上是一種金屬，但 α- 錫比起金屬，更像鍺，且是一種差的電導體。而鈇是一種人造的放射性元素，半衰期很短，只有 1.9 秒，儘管它很可能仍是一種貧金屬，但它卻反常地有著一些惰性氣體的特性。

碳可以跟濃硫酸、硝酸反應，被氧化成二氧化碳。不與鹽酸作用。

矽與氫氟酸反應。矽在銅催化劑下與鹽酸反應。

鍺不和稀鹽酸、稀硫酸反應，但能被濃硫酸、濃硝酸氧化。

錫和稀鹽酸、稀硫酸反應，生成低價錫（Ⅱ）的化合物；跟濃 H2SO4、濃 HNO3 反應生成高價錫（Ⅳ）的化合物。

鉛跟鹽酸、硫酸、硝酸都能反應被氧化成亞鉛離子。

碳族元素中跟鹼溶液反應的有矽和錫，它們既表現出金屬性又表現出非金屬性。碳族元素在加熱時都能跟氧反應，被氧化成二氧化碳、二氧化矽和氧化亞鉛等。碳族元素跟硫、氯共熱生成相應的高價氯化物和硫化物，鉛則生成鉛（Ⅱ）化合物。碳、矽跟金屬共熱生成碳化物和矽化物，錫、鉛與金屬形成合金。碳族元素都不能直接與氫化合，其氫化物是間接製得的。

#### 化合物

碳可和氫等元素形成極多種有機化合物。碳亦可以所有鹵素反應形成四鹵化物。碳可形成多種氧化物如：一氧化碳、二氧化三碳（C3O2）和二氧化碳。碳也會形成二硫化物和二硒化物。

矽可形成兩種氫化物：甲矽烷（SiH4）和乙矽烷（Si2H6）。矽和氟、氯、溴和碘形成四鹵化物。矽也形成二氧化矽和二硫化矽。

鍺可形成兩種氫化物：甲鍺烷（GeH4）和乙鍺烷（Ge2H6）。鍺和除了砈之外的所有鹵素形成四鹵化物和二鹵化物。鍺和除了釙之外的所有氧族元素形成二氧化物、二硫化物、二硒化物。

錫可形成兩種氫化物：甲錫烷（SnH4）和乙錫烷（Sn2H6）。錫和除了砈之外的所有鹵素形成四鹵化物和二鹵化物。

鉛可形成一種氫化物，即鉛烷（PbH4）。鉛和氟、氯形成四鹵化物及二鹵化物，也可形成四溴化鉛和二碘化鉛，但不穩定。鉛形成四種氧化物、一種硫化物、一種硒化物、及一種碲化物。

目前沒有已知的鈇化合物。理論上鈇的化學特性應與鉛相近，能形成 FlO、FlF2、FlCl2、FlBr2 和 FlI2。如果其高價態（Ⅳ）能夠進行化學反應，它將只能形成 FlO2 和 FlF4。它也有可能形成混合氧化物 Fl3O4，類似於 Pb3O4。而一些研究指出鈇的化學特性可能和惰性氣體氡更接近。

## 參考文獻
碳族元素的氫化物

碳族元素氫化物是碳族元素（碳、矽、鍺、錫、鉛或鈇) 與氫形成的化合物。

## 四氫化物

碳族元素的四氫化物，化學式 XH4。其中，X 為任意碳族元素。甲烷是典型的碳族元素氫化物，是一種溫室氣體。其他碳族元素的四氫化物都不穩定，且有毒。

與其他第 2 周期元素的氫化物（如：氨、水和氟化氫）不同，甲烷沒有氫鍵。因此，它和其他碳族元素四氫化物較類似。

## 六氫化物

這一系列的化合物的化學式為 X2H6。乙烷可在天然氣里發現。其他這一系列的化合物要比對應的四氫化物更不穩定。

## 更大的碳族元素氫化物

飽和的碳族元素氫化物的化學式都是 XnH2_n_+2，和烷烴一樣。

碳的氫化物非常多，有烷烴、烯烴、炔烴、有環的和有支鏈的。此外，碳的氫化物還可以有芳香性，如苯。它們是有機化學的核心 。

其他碳族元素形成的氫化物比較少。矽烷 （SinH2_n_+2 ）其中，_n_ = 1–8 的化合物 (熱穩定性隨 _n_ 增加而減少) 與 Si5H10（環戊矽烷）， Si6H12（環己矽烷）已被發現。它們都會自燃，化學性質很活潑。 不飽和的矽氫化合物，矽烯和矽炔，也被發現了。它們的第一個成員分別是乙矽烯和乙矽炔，與乙烯和乙炔一樣。
前 5 個鍺烷， GenH2_n_+2 （n=1 至 5）的化學性質與相應的矽烷接近。乙錫烷非常不穩定，而更長的錫烷仍未發現。鉛烷在低溫下仍會分解，科學家也沒發現其他鉛烷。

至少有兩種不一樣的碳族元素一起組成的氫化物也被發現了。當中，最著名的是四乙基鉛。

## 參見

* 硼族元素的氫化物
* 氮族元素的氫化物
* 氧族元素的氫化物
* 碳族元素
* 氫化物

## 參考資料

## 參考書目

* Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. Chemistry of the elements. 2016. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 （英語）.
碳星

**碳星**是大氣層內的碳比氧多，類似紅巨星 (偶爾是紅矮星) 的晚期星。這兩種元素在恆星大氣的上層結合，形成一氧化碳，消耗掉大氣中所有的氧，只留下自由的碳原子和其他的碳結合，使得恆星充滿了像 "煤灰" 的大氣層， 而觀測人員看見的則是醒目的紅色。

在光譜上，這類恆星的特徵非常明顯，因此早在 1860 年就被安吉洛・西奇在早期的天文分光學上標示出來。在一般的恆星 (像太陽的恆星) ，大氣中的氧含量都比碳多。

## 天文物理的機制

有多種的天文物理機制可以解釋碳星。麥克盧爾 將之區分為_傳統碳星_和另一種_非傳統碳星_，而後者的質量較低。

在**傳統碳星**，碳的豐盈度來自氦融合產生的，特別是恆星內部的 3 氦過程，這是當恆星演化到主序星歷程的尾聲，抵達漸近巨星分支 (AGB) 時的核反應。這些融合的產生的碳和其他的產物，都經由對流的作用被送達恆星的表面。通常這些 AGB 的碳星還有一層氫殼進行氫的融合，但只能存在 1 萬至 10 萬年的歲月，恆星的殼層就轉而進行氦融合，而氫的融合就會突然的結束。在這個階段，恆星的亮度會增加，同時物質 (主要是碳) 從內部向外移動。因為光度上升、恆星膨脹，因此氦融合會突然停止，而氫殼層的融合又再度開始。當_氦殼閃光_（參考氦閃）進行的階段，因為許多氦殼閃光的轟擊會造成質量的重大損失，AGB 星將會轉變成炙熱的白矮星，同時它大氣層中的物質成為行星狀星雲。

**非傳統碳星**被認為是雙星，且其中一顆被觀察到是巨星 (偶爾會是紅矮星)，另一顆是白矮星。目前觀察到的是一顆擁有豐富碳的巨星，當它還是主序星時就從伴星獲得物質 (這顆伴星現在是白矮星)，且後者依然也是碳星。

對這個階段恆星演化的認識相對來說是相當簡略的，而且多數這一類恆星的結果都是白矮星。我們現在看這種系統相對來說的在質量傳遞上花了相當長的時間，所以現在觀察到這些紅巨星額外的碳不是來自恆星內部的。鋇星，它們的光譜呈現出強烈的鋇和碳分子的特徵，也被認為是在這種場景之下生成的 (S - 過程元素)。有時，將這種經由質量傳輸獲得額外碳的碳星被稱為 "外因" 碳星，以與來自 AGB，由內部產生碳的 "內因" 碳星有所區別。在發現它們是聯星之前，這些都是難題，因為許多外因碳星不僅不夠亮，而且溫度也太低，因此不能自行產生碳。

其他令人難以信服的機制，像是碳氮氧循環的失衡和核心氦閃也曾被認為是大氣層中含碳量較少的碳星用來充實碳含量的機制。

## 碳星光譜

在定義上，碳星的光譜會以 C2 碳分子的斯旺譜線 (Swan Bands) 作為主導，還有許多其他的碳化合物，像是 CH、CN (氰)、C3 和 SiC2，也都有一定的數量。碳在核心形成並且被擴散至上面的數層，戲劇性的改變了數層的結構。其他經由氦融合和 S - 過程被形成的元素，包括鋰和鋇，也都經由相同的 "疏濬" 至上層。

當天文學家在發展碳星的光譜類型時，在設法建立實感溫度與光譜的關聯時遭遇了極大的實質困難。麻煩的是所有被大氣層中的碳掩藏與吸收的譜線都是通常用於顯示恆星溫度的譜線。

### 西奇

碳星在 1860 年就已經被光譜分類的先驅佩特・安吉洛・西奇發現了，在西奇分類 IV 即以碳星為主角，他在 1890 年代後期重新被分類為 N 類恆星。

### 哈佛

在新的哈佛分類法中，N 類稍後被 R 類取代，成為光譜中有碳的譜線而略帶紅色的恆星。之後 R 到 N 的分類被計畫與常規光譜交互使用，顯示 R 至 N 的序列是平行運作的分類 c:a 相當於 G7 至 M10 的溫度。

### 摩根 - 肯納 - C 系統

### 校正的摩根 - 肯納系統

## 其他性質

多數經典的碳星都是變星中的長周期變星，包括：米拉、不規則或半規則。

### 觀測碳星

由於夜視是對紅光敏感的，而桿細胞對星光的紅光敏感適應是緩慢的，因此業餘天文學家對星等的估計都偏重於參考紅色的變星，特別是碳星。為了不低估觀測到的恆星光度，必須知道該如何處理柏金赫現象造成的影響。

### 恆星際的碳散播者

由於低的表面重力，碳星高達總質量一半以上的質量會隨著強大的恆星風流失到太空中。恆星的剩餘部分，富含碳類似於石墨的塵埃，因此成為星際塵埃的一部分。這些灰塵被認為是生成以後各代恆星和行星原始材料的重要成分。環繞著碳星的塵埃物質像毯子一樣，會吸收掉所有的可見光。

## 參考資料

## 相關條目

* 鋇星
* 天兔座 R：欣德的紅星，碳星的一個例子。
* IRC +10216：獅子座 CW，被研究得最多的碳星，也是天空中在 N 帶上最亮的天體。
* La Superba：獵犬座 Y，一顆很明亮的碳星。
* 馬克・阿倫森：美國天文學家，著名的碳星研究者。
* 雲雨增七：已知最紅的恆星。

## 外部連結

* McClure's paper on the carbon and related stars （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* List of 110 carbon stars （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Includes HD number; secondary identification for most; position in right ascension and declination ; magnitude; spectrum; magnitude range (for variable stars); period (of variability cycle).
碳氟化合物

**碳氟化合物**, 又稱**全氟化合物** 或 **PFCs**, 是一種有機氟化合物，化學式 CxFy, 只由碳和氟組成，儘管未嚴格遵循該術語。
有前綴 **perfluoro-**的化學物質表示 C-H 鍵都被 C-F 鍵取代的碳氫化合物，包括有雜原子的化合物。
碳氟化合物可以是全氟烷烴，氟烯烴和氟炔烴以及全氟芳族化合物。碳氟化合物及其衍生物（全氟化合物）可用作製造聚四氟乙烯，製冷劑，溶劑和麻醉劑。

## 例子

* 全氟烷烴
* * * * *

## 參考資料

## 參見

* 碳氫化合物
碳氟键

**碳－氟鍵**是碳和氟間的極性共價單鍵，是所有有機氟化合物的組分。甚有離子鍵特徵而相對較短，是很強的化學單鍵，僅次於硼－氟、矽－氟和氫－氟鍵。往化合物同一碳原子添加更多氟原子時，鍵會增強並縮短，因此四氟甲烷（四氟化碳）等氟代烷是極不活潑的有機化合物。

## 電負性和鍵強

高電負的氟（氟：4.0，碳：2.5）賦予碳－氟鍵顯著的極性／電偶極矩。電子云集中在氟周圍，碳的電子云較稀疏。部分電荷（Cδ+—Fδ−）使碳－氟鍵頗像離子鍵。氟和碳的部分電荷有吸引力，碳－氟鍵強得別樹一格。氟與碳形成「有機化學最強」的單鍵。碳－氟鍵的鍵解離能（BDE；鍵強度）可高達每摩 13 萬卡，比其它碳－鹵素和碳－氫鍵的高。甲基－某的碳－某鍵離解能分別為每摩 104.9、115、83.7、72.1 和 57.6 kcal（某為氫、氟、氯、溴和碘）。

## 鍵長

碳－氟鍵通常長約 1.35 埃（在氟甲烷為 1.39 埃），比其他碳－鹵鍵、碳－氮單鍵和碳－氧單鍵都短。如此長短可歸因於其離子特徵，碳和氟的部分電荷間有靜電引力。碳－氟鍵長取決於碳原子的混成及它或更遠原子的其它取代基，可有幾百分之一埃的變化。這些波動可作為微妙的混成變化和立體電子效應的跡象。下表顯示平均鍵長在不同鍵合環境如何變化（碳原子是 sp³ 混成，除非另外說明是 sp² 或芳族碳）。

　
:

氟和其他元素間的鍵亦甚有離子特徵，鍵長稍短而多變，一直難以為氟選擇合適的共價半徑值。包令最初提出 64pm，但該值最終以氟－氟鍵長一半的 72pm 取代，然而 72pm 過長，代表不到氟和其他元素間的鍵長，故此其他作者提議 54 至 60pm。

## 偕鍵的鍵強度效應

偕碳的氟原子增多，其他鍵變強變短，可由氟甲烷系列的鍵長和強度（BDE）變化看出，如下表所示；原子部分電荷（_q_C 和 _q_F）隨氟數而變，加入氟時，碳的部分電荷變得更陽，氟碳間靜電相互作用和離子度增強。

　
:

## 扭轉效應

當 2 粒氟原子是位在鄰位（即相鄰）的碳原子，如在 1,2－二氟乙烷 (H2FCCFH2) 時，扭轉構象比反構象更穩定，這是相反於大部分的 1,2－二取代乙烷類通常會被預期到和觀察到；此現象稱為扭轉效應 (gauche effect) 。1,2－二氟乙烷，該扭轉構象比反構象更穩定，在氣相中，更穩定 2.4 至 3.4 千焦 / 摩。這種效果不是指會出現在氟鹵素，然而；扭轉效應也可以在 1,2－二甲氧基乙烷觀察到。一個相關的效果是烯烴順式作用。例如，1,2－二氟乙烯的順式異構體比反式異構體穩定。

這裡有兩個主要影響扭轉效應的解釋：超共軛和彎曲的鍵結。在超共軛的模型，從碳－氫 σ 鍵軌道到碳－氟 σ\* 反鍵軌道的電子密度的捐贈被認為是穩定扭轉異構體的來源。由於氟更電負，碳－氫 σ 軌道比碳氟 σ 軌道是更好的電子供體，而碳－氟 σ\* 軌道比碳－氫 σ\* 軌道為一個更好的電子受體。只有扭轉構象允許在更好的供體和受體之間的良好重疊。

在二氟乙烷扭轉效應的彎曲鍵關鍵解釋是，在兩個碳－氟鍵增加 p 軌域，由於氟的電負性大。其結果是電子密度建立在中央碳－碳鍵的上方、下方、左側和右側。由此此結果可以減少軌道重疊，當一個扭轉效應被假設，形成一個彎曲的鍵。在這兩種模式，超共軛通常被認為是二氟乙烷的扭轉效應的主因。

## 光譜分析

碳－氟鍵在紅外光譜的 1000 至 1360cm⁻¹ 間伸縮。拉伸頻率對分子其他取代基敏感，出現範圍很闊。單氟化物在 1000 和 1110cm⁻¹ 間有強頻帶；氟原子超過一粒，頻帶分成兩條，一條用於對稱模式，一條用於不對稱，碳－氟帶非常強，可掩蓋任何碳－氫帶。

有機氟化合物也可用碳 13、氟 19（氟的唯一天然同位素）或氫 1（如有）NMR 光譜表徵。取決於取代度和官能團，氟十九 NMR 中的化學位移有很闊的範圍。下表顯示一些主要類別的範圍。

　
:

## 參見

* 有機氟化學
* 氟氯碳化物
* 鹵化

## 參考文獻
碳氢化合物

**烴（ㄊㄧㄥ）** 又稱**碳氫化合物**（英語：hydrocarbon），是有機化合物，只由碳和氫組成。烴類包括烷烴、烯烴、炔烴及芳香烴，是許多其他有機化合物的基體。

## 名稱

### 字形

「烴」字是化學家取碳氫兩字的單元組合而成，由「碳」右下的「火」以及「氫」下半部的「巠」組合而成。

### 發音

* 《廣韻》記錄的中古音為古挺切，原解焦臭，粵普推導音「境」。
* 中國大陸普通話為「聽」（ㄊㄧㄥ），此乃取碳的聲母和氫的韻母組合。
* 在台灣，教育部國語暫皆採國語辭典簡編本，發音為「ㄊㄧㄥ」。微軟新注音輸入法的「烴」（正體字）則仍使用舊發音（ㄐ一ㄥˇ）。除此之外，在化學方面，根據國立編譯館的化學命名原則第四版較第三版新增部分的附錄一火部中，讀做「聽」（ㄊㄧㄥ）。
* 在粵語，「烴」音同「境」，亦可取「碳氫切」讀「聽」。

## 性質

烴類皆難溶於水，完全燃燒可轉化為二氧化碳和水，反應式如下：

　
: ${\rm {C_{\textit {c}}H_{\textit {h}}+({\textit {c}}+{\frac {\textit {h}}{4}})\ O_{2}\rightarrow {\textit {c}}\ CO_{2}+{\frac {\textit {h}}{2}}\ H_{2}O}}$

烴類組合**結構**不同，性質可能會有極大差異。結構相似，性相近；結構不同，習相遠。正因如此，烴類種類繁多，是化學的大宗；但也由此許多同化學式的物質，其性質不相同，如 1－丁烯和環丁烷皆為 ${\rm {{C}_{4}{\rm {{H}_{8}}}}}$ ，但 1－丁烯沸點為－6.3℃，環丁烷沸點卻為 12.5℃。

## 分類與命名

烴類的分類法有許多種，可依其分子結構分為鏈烴及環烴，其中鏈烴分子中的碳原子是以開鏈方式連結，如鏈烷、鏈烯與鏈炔，環烴的分子結構則為環狀，包含脂環烴（環烷、環烯與環炔）及芳香烴兩類。烴類也可依其原子間的鍵結方式分為飽和烴及不飽和烴，飽和烴是指烴分子中的碳原子只以單鍵結合者，包含各種烷類，不飽和烴則是指烴分子中的碳原子兼含有雙鍵或叄鍵者，如烯類、炔類及芳香烴等。此外，烴類依其化學性質也可分為脂肪烴及芳香烴兩大類，脂肪烴為鏈烴和脂環烴的合稱，芳香烴則是指分子結構中帶苯環的烴。另外，芳香烴之環上接有脂肪族者稱為脂芳烴。

烴類命名多用 IUPAC 命名法。

命名烴類，須先了解其共價鍵，若皆為單鍵，命名為烷烴；若有雙鍵，命名為烯烴；若有三鍵，則初步命名為炔烴。若組成為環狀，則初步命名為環烴。但若結構中出現苯環，則其為芳烴。

### 烷烴類

不考慮環烷烴的情況下，此類的化學式通式為 C_n_H2_n_+2。 
烷烴類的命名方法為：找出最長的碳鍵作為主鍵，依碳數命名之。若碳數小於十，以天干命名；若碳數多於十，以中文數字命名，如十一烷。 
然後，再從最近的取代基開始以阿拉伯數字前冠，並以「-」隔開阿拉伯數字與中文，再依照同主鍵的方法命名之。若有多組相同取代基，則再用國文小寫數字前冠。 
因為烷類一般簡單，故亦會使用「正、異、新」去區隔同化學式的烷類。IUPAC 也曾推薦過此種命名方式，如戊烷的命名方式： 

### 烯烴類

若不考慮二烯、三烯、環烯烴等狀況，此類的化學式通式為 C_n_H2_n_。 
烯烴的命名方式和烷烴相似，惟須注意以下幾點：

* 烯烴須把雙鍵的最長鍵作為主鍵。
* 若結構裡出現了多次雙鍵的情形，則依其出現次數作國文小寫數字的前冠，如二烯、三烯。
* 烯烴的異構物可用「順、反」作標示，亦有些用「正、異」標示。

例：

**順、反丁烯**：

* *

**異戊二烯** 

* 

### 炔烴類

若不考慮雙鍵及三鍵同時出現的狀況，以及二炔、環炔烴等狀況，此類的化學式通式為 CnH2_n_-2。 
炔類的命名方式也相似於烷類，但有以下幾點不同：

* 炔類須把三鍵的最長鍵當主鍵。
* 炔類沒有異構物但有環狀形態，如環辛炔。

例：

**乙炔、丙炔**：

* *

### 環烴類

環烴類的命名，首先必須確定碳原子以環狀排列，且並不屬於芳香烴類。然後，再確定其皆為單鍵組成，抑或是有雙鍵、參鍵的部分。如皆為單鍵，則和烷類的命名方式相同，僅需在前添加**環**字，以做識別。如有雙鍵部分，則和烯類的命名方式相同，但須在前加**環**字識別。如有參鍵部分，則和炔類的命名方式相同，但須在前加**環**字識別。

例：

**環戊二烯**：

* 

**丙烷和環丙烷**：

* *

### 芳香烴

參見下表：

* * * * * * * *

## 用途

烴類是生活中應用廣泛的化合物。

### 各方面的應用

烴化物最大的應用層面為能源資源，亦為地球最重要的能源資源。

### 石油與分餾

但一般開採到的烴類多是石油等混合物，需經分餾的階段，以下是分餾溫度，碳數以及用途的簡表：

烴類在經濟扮演重要角色，許多主要化石燃料皆隸屬此類別。如煤炭、石油和天然氣，以及它的衍生物，塑膠、石蠟、蠟等，還有一些會在工業上應用的部分溶劑與油皆屬於碳氫化合物。

## 注釋

## 參見

* 有機化合物
* 烷烴
* 烯烴
* 炔烴
* 芳香烴
* 碳－碳鍵
* 分餾
* 官能基

## 參考文獻
碳氧基

**羰（ㄊㄢˋ）基**（英語：carbonyl group）在有機化學中，是一個形如 C=O 的官能基，是醛、酮、羧酸、羧酸衍生物等官能基的組成部分。

羰基中由於電負度差異，其中的碳原子上帶有部分正電荷，氧原子上則帶有部分負電荷。因此，羰基碳易受親核試劑侵蝕，一定條件下能夠發生親核加成反應。

此外在配位化學中，一氧化碳配位基也被稱為羰基。

## 羰基化合物

擁有羰基的數種化合物：

## 備註

## 參考資料

## 延伸閲讀

## 參見

* 羰基化合物

## 外部連結
碳氧血红蛋白

**碳氧血紅蛋白**為血紅蛋白與一氧化碳分子的穩定化合物，當一氧化碳氣體被生物吸入或在代謝過程中產生時形成。

## 一氧化碳中毒

血紅蛋白有與一氧化碳結合的傾向，高於它和氧氣的親和力約 240 倍，當碳氧血紅蛋白大量存在時就會妨礙氧氣傳送至身體各部分的過程，是為一氧化碳中毒。

碳氧血紅蛋白的半衰期為 4 至 6 小時，解離速度較氧合血紅蛋白慢 3600 倍。當一氧化碳中毒患者吸入混有 4-5% 二氧化碳的高濃度氧氣時，體內的碳氧血紅蛋白的半衰期會降至 35 至 70 分鐘。患者若接受高壓氧治療時況會更佳，治療過程中他會躺進注入高濃度氧氣和加壓至接近 3atm（標準大氣壓）的艙中，協助身體吸收氧氣。

碳氧血紅蛋白亦會增加血栓生成的機會。吸菸令血液中碳氧血紅蛋白的濃度上升數倍，有理論指出這亦是吸菸者容易患中風的其中一成因。若吸菸者懷孕，亦有理論指出其碳氧血紅蛋白亦會令胚胎輕微缺氧，因此影響嬰兒的發展，增加他的夭折機會。

## 一氧化碳代謝物

代謝過程中產生碳氧血紅蛋白屬正常現象。血紅蛋白破裂時其血紅素與血紅素加氧酶 1 及 2 型起反應，產生一氧化碳，由此形成碳氧血紅蛋白。

1993 出現首份指出一氧化碳為神經傳導物質的報告，它又指出一氧化碳與一氧化氮、硫化氫為調節炎症的三種氣體。此外該三種氣體也能協助減少炎症、血管舒張和新生血管的發展。因此一氧化碳受到它對人體的功用的關注（儘管新生血管未必對人體有利，它也助長腫瘤和濕性老年黃斑變性的形成）。

## 參考

## 外部連結

* 醫學主題詞表（MeSH）：_Carboxyhemoglobin_
碳氫化合物標識

**碳氫化合物標識**(HCI) （英語：Hydrocarbon indicator） 或直接碳氫化合物標識 (DHI) 是指，由於油氣藏中含有碳氫化合物，而引起的一種異常的地震屬性或格局。 DHI 在油氣勘探中特別有用，可降低勘探井的地質風險。地球物理學家認識到幾種類型的 DHI 如下：

地震亮點：在地震剖面上顯示局部地震波幅度大於背景幅度值。由於在 1970 年代之前的地震資料處理程序中，有自動增益的程式，所以地震亮點在地震剖面上被遮蓋了 。

地震平點：穿越地層反射面的一種幾乎水平的反射面，代表油氣藏中的油氣地下水的界面。

地震暗點 ：地震波低幅度異常。

極性反轉：由於蓋層地震速度略低於油氣儲層，所以其界面反射，與蓋層和水層界面反射信號反轉 .

一些地球科學家將振幅隨偏移距的變化
視為一種直接的碳氫化合物標識。例如，反射的振幅可能會隨著入射角的增加而增加，這可能是天然氣的一個指標。

## 參考文獻
碳氫鍵

**碳 - 氫鍵**是指碳原子與氫原子之間的共價鍵，是有機化合物中最常看到的共價鍵。碳 - 氫鍵的鍵長約 1.09 Å (1.09 × 10−10 m)，鍵能約 413 kJ/mol，相關於 98.7kcal/mol（參見下方的表）。碳和氫的電負度分別是 2.5 及 2.1，由於二者的電負度差只有 0.4，因此碳 - 氫鍵一般認為是非極性的共價鍵。

碳 - 氫鍵的鍵長和碳原子的混成軌域有關，因此碳原子的混成軌域為 sp3、sp2 或 sp，其對應的鍵長也會不同。

由於碳 - 氫鍵在有機化合物中經常出現可見，其結構式中大都會省略氫原子。烴類是只含有碳 - 氫鍵及碳 - 碳鍵的化合物，可分為烷烴、烯烴、炔烴、環烴及芳香烴。

## 反應

一般而言碳 - 氫鍵相當穩定，不太容易產生反應。有些有機化合物中的碳 - 氫鍵酸性夠強，可以使氫離子解離，這類的化合物一般稱為含碳酸（carbon acid），其共軛鹼為碳負離子。烷烴中不和氧、氮、碳等雜原子相鄰的碳 - 氫鍵活性較弱，這類碳 - 氫鍵一般只參與自由基取代反應。另一種和碳 - 氫鍵有關的反應是碳 - 氫鍵活化反應。

以下是在不同有機化合物中碳 - 氫鍵的鍵能比較：

## 參照

* 氫

## 參考資料
碳氮循环

**碳氮氧循環**（**CNO cycle**），有時也稱為**貝斯 - 魏茨澤克 - 循環**（**Bethe-Weizsäcker-cycle**），是恆星將氫轉換成氦的兩種過程之一，另一種過程是質子 - 質子鏈反應。

在質量像太陽或更小些的恆星中，質子 - 質子鏈反應是產生能量的主要過程，太陽只有 1.7% 的 4 氦核是經由碳氮氧循環的過程產生的，但是理論上的模型顯示更重的恆星是以碳氮氧循環為產生能量的主要來源。碳氮氧循環的過程是由卡爾・馮・魏茨澤克和漢斯・貝特 在 1938 年和 1939 年各別獨立提出的。

碳氮氧循環的主要反應如下：

　
:

這個循環的淨效應是 4 個質子成為一個 α 粒子、2 個正電子（和電子湮滅，以 γ 射線的形式釋放出能量）和 2 個攜帶著部分能量逃逸出恆星的微中子。碳、氮、和氧核在循環中擔任催化劑並且再生。

有一個較小分支的反應，在太陽核心中發生的只佔了 0.04% 的量，最後的產物不是 12 碳和 4 氦，而是 16 氧和一個光子，取代進行的過程如下：

　
:

同樣的，碳、氮、和氧在主要的分支，而在較小分支上的氟也僅僅是穩定狀態的催化劑，不會在恆星內累積。

碳氮氧循環的主要分支稱為碳氮氧 - I，小的分支稱為碳氮氧 - II，在更重的恆星內還有碳氮氧 - III 和碳氮氧 - IV 兩個次要的主分支，它們開始於碳氮氧 - II 反應的最後階段，結果是以 18 氧和 γ 射線取代原本的 14 氮和氦核：

　
:

和
氧氟循環：

　
:

此處，所有參與反應的 "催化劑"（碳、氮、氧的核）數量都是守恆的，而在恆星演化中核的相對比例是會改變的。無論最初的結構是如何，當這個循環在平衡狀態下，12 碳 /13 碳核的比例是 3.5，而 14 氮成為數量最多的核。在恆星的演化中，對流會將碳氮氧循環的產物從恆星的內部帶到表面並混合，改變觀測到的恆星成分。在紅巨星，相較於主序星，能觀測到較低比例的 12 碳 /13 碳和 12 碳 /14 氮，這些都可以證明核融合在恆星內部進行能量的世代交替。

## 相關條目

* 恆星核合成
* 3 氦過程
* 質子 - 質子鏈反應氦三被認為是與氟一樣的融合反應催化劑，將會在融合反應堆中得到利用.

## 外部連結

* H. A. Bethe: Energy Production in Stars, 1938 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* I. Iben: Stellar Evolution Within and off the Main Sequence, 1967 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

## 參考資料
碳氯化合物

**有機氯化合物**（英語：**Organochloride**）指分子中至少含有一個由共價鍵連接至其他原子的氯原子的有機化合物。這類化合物在工業、農業、醫學等各方面領域有著廣泛的用途。常用的有機氯化合物包括氯乙烯、氯仿、滴滴涕等。

## 物理和化學特性

氯化在幾個方面修改了烴類的物理性質。由於氯相對於氫有較高原子量，這些化合物通常比水稠。因為氯化物是一個離去基團，脂族有機氯是烷化劑。

## 自然產生

從天然來源包括細菌到人類，許多有機氯化合物已被分離出來。在幾乎所有類的生物分子，包括生物鹼，萜類，胺基酸類，黃酮類，類固醇和脂肪酸被發現氯化有機化合物。有機氯包括二噁英，在森林火災的高溫環境下產生，二噁英在輕度燃燒釋放的灰燼中被發現。此外，各種簡單氯代烴，包括二氯甲烷，氯仿，和四氯化碳已經從海洋藻類中分離出來。大多數在環境中的氯甲烷是由生物分解，森林火災，火山爆發中自然產生。

天然有機氯地棘蛙素，從樹蛙分離出的生物鹼，有較強的鎮痛作用，並刺激了研究新的止痛藥。（青蛙通過他們的食物獲得地棘蛙素，然後封存在他們的皮膚上，可能的食物來源是甲蟲，螞蟻，蟎蟲和蒼蠅。）

## 應用

### 氯乙烯

有機氯化學的最大應用是生產氯乙烯。1985 年年生產約 130 億公斤，幾乎全部被改成了聚氯乙烯（PVC）

### 氯代甲烷

大多數低分子量的氯化烴，如氯仿，二氯甲烷，二氯乙烯，三氯乙烷和是有用的溶劑。這些溶劑往往是相對非極性的；因此它們與水不混溶，可有效應用於清洗，如脫脂和乾洗。每年生產甲烷氯化物數十億公斤，主要為甲烷氯化：

　
: CH4 + x Cl2 → CH4−xClx + x HCl

最重要的是二氯甲烷，它主要用作溶劑。氯甲烷是氯矽烷和矽氧烷的前體。從歷史上看明顯但規模較小是三氯甲烷，主要是氯二氟甲烷和四氟乙烯的前體，其使用於特氟龍 (聚四氟乙烯) 的製造。

### 殺蟲劑

有機氯殺蟲劑的兩個主要群體是滴滴涕型化合物和氯化脂環。其作用機理略有不同：滴滴涕類化合物作用在周邊神經系統上。在軸突的鈉通道，在激活和膜去極化後，它們可以防止閥門關閉。鈉離子通過神經膜洩漏，並創建一個不穩定的負面「後電位」隨著過度興奮神經。這種洩漏引起神經元的重複放電，自發地或單個刺激後。

氯化環二烯包括艾氏劑，狄氏劑，異狄氏劑，七氯，氯丹和硫丹。2 至 8 小時暴露導致壓抑中樞神經系統 (CNS) 活性，其次是過 (GABA) 氯離子載體複合物在 GABAA 受體點結合，抑制氯流入神經。

其它例子包括大克蟎，滅蟻靈，開蓬和五氯苯酚。這些可以根據其分子結構成親水的或疏水的。

### 絕緣子

多氯聯苯 (PCBs) 曾經常用的電絕緣體和傳熱劑。由於健康問題，它們的使用已普遍被淘汰。

## 參考資料

## 參見

* 有機氟化合物
碳水化合物抗原19-9

**碳水化合物抗原 19-9**（**CA19-9**）是一種四糖，通常附著在細胞表面的 O - 聚糖上。眾所周知，它在細胞識別過程中起著重要作用。它也是一種癌症標誌物，主要用於胰臟癌的治療。

## 參考文獻
碳水化合物计数法

**碳水化合物計數法**（Carbohydrate counting，或 carb counting）是糖尿病患者制訂飲食計劃的一種簡便、有效的方法，是一種計算一日正餐和點心中的碳水化合物克數或食物份數大小的方法，它可以將一餐所吃食物中碳水化合物的含量與餐後血糖水平準確地聯繫起來，使糖尿病患者很容易地達到血糖控制的目的，同時又可以增加食物的選擇性。通過平均分配一天各餐中含有碳水化合物的食物，並且保持每餐或每頓點心攝入相同的碳水化合物數量，從而使糖尿病患者可以較好地控制血糖在目標範圍內。碳水化合物計數法又分為基礎法和高級法，前者主要用於制訂飲食計劃，後者用於計算胰島素的治療劑量。

食物中含有碳水化合物、脂肪和蛋白質，這些營養素是身體能量的來源。此外，食物還含有其他重要的營養素如維生素和礦物質等。那為什麼僅計數碳水化合物呢？這是因為食物中的碳水化合物對血糖的影響最大。

在進餐後一小時左右的時間內，所吃食物中 90%~100% 的碳水化合物會轉變成為葡萄糖，並且進入血液中。也就是說，食物中的碳水化合物轉化成為葡萄糖的速度很快，並且轉化量大。這也表明，在測定餐後 1 或 2 小時血糖水平時，升高的血糖值主要是由你所進食的碳水化合物轉變成為葡萄糖，並進入血液中所造成的。

膳食中的脂肪和蛋白質在短期血糖控制中的作用較小。食物中的脂肪僅有一少部分會轉化成為葡萄糖進入血液中，在每日血糖控制中的作用很小。而食物中的蛋白質也只有一部分會轉化成為葡萄糖，並且這種轉化速度非常緩慢。由於蛋白質僅占總能量的 10%~20%，因此蛋白質對血糖的控制不足 10%。
碳沙文主義

**碳沙文主義**（英語：Carbon chauvinism）是一個新詞，其意涵為質疑目前基於碳的化學與熱力學性質，質疑外星生命皆由以碳為骨架的有機物構成的假說之真實性。

## 觀念

「碳沙文主義」這個專有名詞最早在 1973 年被使用。卡爾・薩根描述了這個想法並認為碳沙文主義與其他人類中心主義限制了我們對於地外生命可能性的想像。此理論認為身為以碳為主體的生物，尚未接觸任何地外生命的人類很難憑空想像截然不同的生化理論。

1999 年，Reason 雜誌的一篇文章討論了微調的宇宙的概念，肯尼斯・西爾伯（Kenneth Silber）引用了一段天體物理學家斯滕格爾（Victor J. Stenger）對碳素沙文主義的描述：

> 斯滕格爾表示，我們沒有理由認為生命只有一種可能。我們對於我們宇宙中生命的了解實在太少了，遑論其他宇宙，這麼少的了解不足以得到這樣的結論。斯滕格爾駁斥了認為生命必須以碳為主體的碳沙文主義，因為其他元素，例如矽，也能構成相當複雜的結構。斯滕格爾進一步提出了認定無論如何物質都是由分子組成的「分子沙文主義」，在另一個宇宙，原子核與其他結構可能以一種截然不同的形式組合。
> 
> 

> There is no good reason, says Stenger, to "assume that there's only one kind of life possible" - we know far too little about life in our own universe, let alone "other" universes, to reach such a conclusion. Stenger denounces as "carbon chauvinism" the assumption that life requires carbon; other chemical elements, such as silicon, can also form molecules of considerable complexity. Indeed, Stenger ventures, it is "molecular chauvinism" to assume that molecules are required at all; in a universe with different properties, atomic nuclei or other structures might assemble in totally unfamiliar ways.
> 
> 

## 碳的替代物

矽與碳一樣可以和其他原子構成 4 個穩定的化學鍵。甲矽烷聚合物等長鏈分子和對地球生物至為重要的烴類構形十分類似。矽的化學活性比碳還大，這種特色可能對其在極端寒冷的環境存在提供優勢。然而甲矽烷在氧氣存在時會自燃，所以一個含有氧氣的大氣層內或以水為主要溶劑的環境不可能有以矽為主體的生物存活。所以可能含有以矽為主體生物的環境必須要非常寒冷，缺乏氧氣與水但擁有另一種適合的溶劑，例如液態甲烷（在土星的衛星泰坦星即是如此）或其他甲基化合物。流星、彗星和星雲中含有大量的烴類，它們的矽類似物則尚未在自然界被發現。

但矽原子之間可以由氧原子結合，組成一維、二維或三維的聚合物，稱為矽酸鹽，在地球環境大量且穩定的存在，並成為有機物出現前，生命起源的假說之一（即粘土假說）。

## 批評

認為碳是宇宙所有生物的主要成分的觀點最主要的主張是其他形式的生命（如以矽為主體的生命）目前皆不能由科學方法驗證，且目前仍未發現長矽鏈化合物的存在，卻常在隕石中發現長碳鏈的有機物，表示以碳為主體的生命比以矽為主體的生命發生的可能性更高。

## 參見

* 人類中心主義
* 碳基生物
* 假定型生物化學
* 自然發生

## 參考文獻
碳泄漏

**碳泄漏**（英語：carbon leakage）是指國家採用較嚴格的氣候政策而減少排放量，導致另一個國家的溫室氣體排放量增加的情況。

可能發生碳泄漏的原因有很多：

* 如果一個國家的排放政策增加了當地成本，那麼另一個政策較寬鬆的國家可能會具有貿易優勢。在對生產的商品的需求保持不變的情況下，生產可能會轉移到價格較低、標準較低的國家（境外生產），最終全球排放量並未減少。
* 如果一個國家的環境政策加收某些燃料或商品的附加費，則其需求可能會下降，進而使價格下降。不對這些商品徵收附加費的國家就可能會從相同的賣家那裡購買多出的供給，從而無法產生任何環境效益。

目前人們對長期的泄漏效應的大小尚無共識，但這對氣候變化問題有著重要的影響。

碳泄漏是外溢效應的一種。外溢效應可能是正面的，也可能是負面的；例如，減排政策可能會導致技術發展，從而有助於政策領域之外的減排。

碳泄漏值定義為採取國內減排政策的國家以外的二氧化碳排放增量國內排放量的減量，以百分比表示，可以大於或小於 100％。

碳泄漏可能因貿易模式的變化而發生，有時可以用貿易中所含排放量平衡（balance of emissions embodied in trade，BEET）來衡量。

## 參見

* 碳轉移
* 碳稅
* 隱含排放
* 排放權交易
* 生物燃料對土地利用的間接影響
* 經濟漏損

## 參考文獻

## 延伸閱讀

* Markandya, A. 7.4.3 Valuation of Spillover Costs and Benefits. In (book chapter): 7. Costing Methodologies. In: Climate Change 2001: Mitigation. Contribution of Working Group III to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (B. Metz _et al_. Eds.). Print version: Cambridge University Press, Cambridge, U.K., and New York, N.Y., U.S.A.. This version: GRID-Arendal website. 2001 [2010-05-12]. （原始內容存檔於 2009-08-05）.
* Reinaud, J. Issues behind Competitiveness and Carbon Leakage- Focus on Heavy Industry. IEA information paper. International Energy Agency (IEA), Head of Communication and Information Office, 9 rue de la Fédération, 75739 Paris Cedex 15, France: 122. October 2008 [2010-05-12]. （原始內容存檔於 2010-06-15）.
* Reinaud, J. Climate Policy and Carbon Leakage- Impacts of the European Emissions Trading Scheme on Aluminium. IEA information paper. International Energy Agency (IEA), Head of Communication and Information Office, 9 rue de la Fédération, 75739 Paris Cedex 15, France: 45. October 2008 [2010-05-12]. （原始內容存檔於 2010-06-15）.
碳滙

**碳匯**（英語：**carbon sink**；又名**碳吸儲庫**或**吸儲庫**）是能夠無限期累積及儲存碳化合物（特別是二氧化碳）的天然或人工「倉庫」，例如森林、土壤、海洋、凍土等。碳匯作為溫室氣體增加之緩衝區，近年已漸飽和。因京都協議書之緣故，公眾對碳匯的概念開始留意。

## 參考條目

* 碳匯券

## 外部連結

* 李偉才「關鍵的平衡 —— 對「碳循環」的基本認識」 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
碳烤玉米

**烤玉米**，又稱**炭烤玉米**、**碳烤玉米**或**燒番麥**，是一種出現在夜市、流動於攤販等處的小吃。該小吃早期多以白玉米「白玉米台南 22 號」製作，後多以珍珠玉米碳烤後塗上醬汁製成。

## 玉米由來

玉米的原產地為美洲，後由歐洲傳入中亞地區，傳到中國時是明朝嘉靖，傳入者是去麥加朝聖的伊斯蘭教徒。原本玉米在中國華北種植，到清朝的時候才流傳到南方。當初引進中國時，玉米屬於珍品，又在華北地區種植，華北古名稱燕趙，所以玉米又被稱為「燕美人」及「包穀」，閩南人稱之為「番麥」。

## 料理方法

* 炭烤

　
: 先將木碳燒紅，用水煮過包葉的玉米放在烤架上燻烤，並注意翻轉，可以避免玉米表面烤焦，同時去除多餘的水分，烤一段時間再除剝除葉子塗上沙嗲醬或燒烤醬，繼續翻烤反覆塗醬到全熟。
* 石頭烤

　
: 首先將麥飯石燒燙，將包葉的玉米放進石頭堆裡悶烤到熟塗醬即可。石頭烤可令其均勻受熱，去除多餘的水分並保留玉米的甜味不會流失。由於花費的碳烤時間比傳統方式的少，能降低致癌風險，而受到消費者歡迎。
* 電烤玉米

　
: 盛行於台灣中部，年輕一族的喜愛，簡潔方便。採垂直式烤法每枝一孔，由於受熱均勻縮少了熟成時間。

## 其他口味

依燒烤方式或者是醬料調配的不同，衍生出各種新奇的口味，讓消費者有更多的選擇，例如有奶油烤玉米、法式烤玉米、麻辣口味、咖哩口味、芥末口味、黑胡椒口味等等。

## 參見

* 臺灣小吃
* 臺灣夜市
* 台灣飲食
* 烤香腸
* 烤肉
* 烤番薯

## 外部參考
碳热反应

**碳熱反應**（Carbothermic reaction）也稱**碳熱還原**（Carbothermic Reduction）是指以碳為還原劑的反應，通常用於金屬氧化物的還原。這類反應一般在幾百攝氏度下進行，用於許多元素單質比如鐵、鈷、鎳和銅的大量工業生產，傳統上需要電解氯化鎂產生的金屬鎂單質也可從氧化鎂通過碳熱還原得到。雖然可用來把金屬氧化物還原成金屬單質，但對於某些金屬比如鈉和鉀的氧化物不適用。藉助氧化物自由能圖可預測某種金屬元素的單質是否能通過碳熱反應用碳還原相應的金屬氧化物得到。

碳熱反應有時產生一氧化碳，有時則生成二氧化碳。碳熱反應的驅動力是反應產生的熵：金屬氧化物和碳這兩種固體反應生成一種新的固體（金屬）和一種氣體（CO）。後者由於是氣態的物質所以具有更大的熵。因為固體反應物的擴散速率是很慢的，所以需要加熱才能使碳熱反應發生。

## 用途

鐵礦石的熔煉是碳熱反應最重要的用途，其中的過程涉及諸多反應，但基本可簡化為以下反應：

　
: 2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2

每年大約有一百萬噸的單質磷是用碳熱反應生產的。磷酸鈣（一般使用一種常見的磷酸鹽礦物氟磷灰石）、石英砂和焦炭（不純的碳）混合加熱至 1200－1500℃生成氣體的 P4，後經冷凝得到單質磷。表示該過程的具體化學反應式如下：

　
: 4Ca5(PO4)3F + 18SiO2 + 30C → 3P4 + 30CO + 18CaSiO3 + 2CaF2

### 反應變種

對於某些金屬，用碳熱反應還原相對應的金屬化合物不能得到金屬單質，而是生成金屬碳化物，比如二氧化鈦和碳在高溫下反應就會直接形成碳化物；用碳和三氧化二鉻在高溫下反應得到的也是鉻的碳化物。在這種情況下就會使用鋁或鎂作為還原劑使用。

有些情況下會把碳熱反應和其他反應偶聯起來，一個重要的例子就是利用氯化法從鈦鐵礦分離鈦，這個方法就是先把粉碎後的鈦鐵礦石和碳混合，後在 1000℃的氯氣流下加熱產生四氯化鈦:

　
: 2FeTiO3 + 7Cl2 + 6C → 2TiCl4 + 2FeCl3 + 6CO

## 參考資料
碳烯

**卡賓**（英語：Carbene），又稱**碳烯**、**碳賓**，是含二價碳的電中性化合物。卡賓是由一個碳和其他兩個基團以共價鍵結合形成的，碳上還有兩個自由電子。最簡單的卡賓是亞甲基卡賓，亞甲基卡賓很不穩定，從未分離出來，是比碳正離子、自由基更不穩定的活性中間體。其他卡賓可以看作是取代亞甲基卡賓，取代基可以是烷基、芳基、醯基、鹵素等。這些卡賓的穩定性順序排列如下：

H2C： < ROOCCH： < PhCH： < BrCH： < ClCH： < Br2C： < Cl2C：
氮雜環卡賓是一類較新穎的卡賓，也譯作穩定卡賓，具有特殊的穩定性，有些可以無限期的保存。典型的氮雜環卡賓中，卡賓的二價碳位於咪唑、噻唑、1,2,4 - 三嗪環系或與兩個取代氨基相連的碳上。

## 結構

卡賓有兩種結構，在光譜學上分別稱為單線態和三線態。單線態卡賓中，中心碳原子是 sp2 雜化，有一對孤對電子；三線態卡賓有兩個自由電子，可以是 sp2 或直線形的 sp 雜化。除了二鹵卡賓和與氮、氧、硫原子相連的卡賓，大多數的卡賓都處於非直線形的三線態基態。

卡賓是單線態還是三線態由其電子自旋決定。三線態卡賓為順磁性，壽命足夠長的話可以被電子自旋共振譜（EPR or ESR）檢測到。單線態卡賓的總自旋為 0，三線態的總自旋為 1（單位 $\hbar $ ），三線態亞甲基卡賓的鍵角為 125-140°，相應的單線態卡賓為 102°。一般地講，氣態時三線態卡賓更加穩定，單線態卡賓在溶液中更加穩定。

對於簡單的烴基卡賓而言，三線態卡賓的能量一般比單線態卡賓低 33kJ/mol（洪特最大多重度規則），因此基態時三線態更穩定，激發態時單線態更加穩定。單線態卡賓形成後，與反應器壁或其他分子碰撞，會逐漸轉化為三線態卡賓。某些給電子的取代基會向單線態卡賓的空 _p_ 軌道貢獻電子，從而增加了其穩定性，有可能使單線態的能量低於三線態，成為基態主要形式。然而，可以增加三線態卡賓穩定性的方法很少。電腦模擬的實驗顯示電正性的基團（如三氟矽基）對三線態的穩定性有一定程度的貢獻。

某些卡賓，如 9 - 亞芴基卡賓，其單線態與三線態的能量差異只有 4.6kJ/mol，通常是兩種形式的平衡體系。有些人認為電子在這類二芳基卡賓中離域範圍太廣，它們實際上不能算作卡賓，而是屬於雙自由基的範疇。

## 反應

卡賓的反應性與取代基的性質、製備方法、反應條件（金屬的存在）等因素有很大關係，三線態卡賓和單線態卡賓的反應性也不相同。三線態卡賓有兩個自由電子，自旋平行，反應時更類似於雙自由基，另一個電子不能立即成鍵，因此三線態卡賓參與的自由基加成反應較多。單線態卡賓兩個電子自旋相反，反應為協同反應，因此與烯烴加成產物的立體專一性比三線態卡賓更強，可用來區別這二者。單線態卡賓在螯變反應中可以是親電試劑或親核試劑。

單線態亞甲基卡賓的反應比三線態亞甲基卡賓更具立體專一性。重氮甲烷在液態光解生成的卡賓是單線態卡賓，與烯烴發生立體專一的順式加成；但在光敏劑二苯酮存在下光照重氮甲烷，會得到三線態卡賓，與烯烴加成先發生一個電子的成鍵，另一個電子需要等到由於碰撞使其改變自旋方向時才可以成鍵，因此反應產物是順式和反式的混合物。

插入反應是卡賓的一類很重要的反應，主要分為對 C-H 鍵的插入、對雙鍵的加成以及反應物結構的重排。這裡卡賓的性質可分類為親核、親電或兼有以上兩者，受取代基的影響很大，例如，若卡賓與給電子取代基相連，則該卡賓的親電性也會相應降低。單線態亞甲基卡賓的插入反應選擇性很低，無法分辨一級、二級和三級 C-H 鍵，反應基本上是按統計比例進行。相比之下，烷基卡賓和三線態亞甲基卡賓的選擇性更強。

卡賓可與雙鍵加成生成環丙烷的衍生物。單線態卡賓的加成產物有立體專一性，與三線態卡賓相區別。加成反應放熱，速率很快。一般反應的決速步是卡賓的生成反應，卡賓一旦生成，就與底物立即發生反應。此類反應中的卡賓常用類碳烯（有機鋅化合物，西蒙斯–史密斯反應，ICH2ZnI），與卡賓起到一樣的作用，反應是立體專一的順式加成，雖然產率不太高，但很難用其他方法代替。

氯化亞銅或溴化亞銅催化下，苯與重氮甲烷分解出的亞甲基卡賓（非游離態）加成，經由一個環己二烯並三元環的中間體，反應物重排擴環，可以得到 85% 產率的環庚三烯。用二鹵卡賓與烯烴加成時，產物偕二鹵代碳可以發生水解，生成環丙酮的衍生物。

卡賓插入 C-H 鍵時，在 C-H 鍵中插入碳原子，反應的優先順序一般是：

1. X-H 鍵，X 是雜原子；
2. C-H 鍵；
3. C-C 鍵。

通過引入含金屬的手性配體，有些插入反應（分子內或分子間）可以生成不對稱的產物。

分子內的卡賓插入反應也是有機合成路線之一。一般反應在有張力或位阻的反應物上發生，比分子間插入優先進行，並且生成五元環的反應比六元環更容易進行。

亞烷基卡賓由酮與三甲基矽基重氮甲烷反應得到，可用於構建環戊烯環系：

## 有機金屬化學

卡賓可與金屬成鍵而得到穩定，是過渡金屬卡賓配合物的研究內容，包括以下幾種：

* Fischer 卡賓，金屬與吸電子基（如羰基）相連
* Schrock 卡賓，金屬與給電子基相連
* 穩定卡賓（Persistent carbene），包括氮雜環卡賓和其他具有特殊穩定性的卡賓，可作有機金屬化學中的輔助配體。
* 類卡賓，有時專指有機鋅化合物（ICH2ZnI）一類的物質，由二鹵甲烷（二碘甲烷）與鋅銅偶（Zn (Cu)）生成。

## 製取

* 最常見的是由重氮化合物和烯酮的光解、熱解或過渡金屬催化下的分解製取。一個類似的反應是班福德 - 史蒂文斯反應，非質子溶劑中生成卡賓，質子溶劑中生成碳正離子。
* 由偕二鹵代烷或鹵仿的 α- 消除製取。在有機鋰化合物或其他強鹼的作用下，前者消去鹵素，後者消去鹵化氫，另一個產物與卡賓是等價的。此類反應是否有卡賓生成仍有爭議，有人認為中間體只是金屬合卡賓配合物，見下。

　
:

* 由雙吖丙啶（Diazirine）和環氧化合物的光解製取，後者反應的副產物是羰基化合物。雙吖丙啶指的是含有 C-N=N 三元環的化合物，環的張力促使了分解反應的進行。不對稱的環氧化合物反應可能生成兩種羰基化合物，反應物中的取代基類型決定了兩種產物的比例，可以通過畫共振結構推測。一般地，若兩個取代基中一個是芳基，一個是烷基，則以與芳基相連的碳生成卡賓。
* 由 α- 鹵代汞化合物的熱解製取。

## 參見

* 過渡金屬卡賓配合物 - 類卡賓
* 原子碳，雙卡賓 —:C:。
* 相關碳化物：
  * 卡班（甲烷，英語：Carbane）
  * 卡賓（甲烯，英語：Carbene）
  * 卡拜（甲炔，英語：Carbyne），類似的一價碳化合物。
* 氮烯（乃春）、矽烯（Silylene）

## 參考資料

## 參考文獻

## 外部連結

* 維基共享資源上的相關多媒體資源：卡賓
碳煙

**碳煙**（英語：carbon black），又稱為**炭黑**，為在空氣不足的情況下燃燒碳氫化合物得到極細微碳黑粉，再與廢氣分離後所得之純黑粉末。

## 概要

碳煙的原料為塔底油和雜酚油，一般來說 2.2 公噸的原料可製造出一公噸的碳煙。現階段除了中國外，印度等國家的碳煙廠仍舊以塔底油為原料來源，因此碳煙的價格與原油息息相關。

由於碳煙可以增加橡膠製品的抗張強度、硬度、抗撕裂性、耐磨性等性質，故主要用作橡膠的補強劑，其中尤以輪胎為最。碳煙與彈性體結合時形成無限網狀交叉結構，稱之為凝碳膠（carbon gel），此結構的強度便決定彈性體的特性。

此外，碳煙的顏色極黑，被覆力極強，也是理想的黑色顏料。根據美國市場研究機構弗里多尼亞集團（Freedonia Group）的調查，全世界的碳煙有 67% 被用來製造輪胎，24% 用來製造橡膠管、輸送帶等橡膠製品，其餘 9% 則用於油墨、染料、油漆等產品。

碳黑是由平均直徑為 5~30nm 的球狀或鏈狀粒子聚積而成的，內部是含有直徑 3~500nm 的微結晶結構，可以和各種游離基反應。碳煙的比重為 1.8~1.9，顆粒狀碳煙的堆比重為 0.35~0.4，粉末狀碳煙的堆比重為 0.04~0.08。

## 製造方法

關於碳煙的製造方法，可區分成「熱分解法」及「不完全燃燒法」兩大類：

其中不完全燃燒法裡的**燈黑**（lamp black）最為古老，可回溯到二千年前中國以松煙製造墨。由於**爐黑**（furnace black）的生產效率快、容易控制和具連續性，自 1970 年代以來，絕大部分碳煙廠採用此方法生產。一般而言，爐黑法之原料有二種：

1. 塔底油：係原油或天然氣在蒸餾塔蒸餾後，遺留在塔底未蒸發的部分。
2. 雜酚油（creosote oil）：煉鋼廠在高爐內煉鋼過程中燒結煉焦，會產生一種名為煤焦油的副產品；將煤焦油蒸餾後即得雜酚油。

以前述原料在密封反應器內燃燒，利用蒸氣或水來控制反應速率，然後會產生碳煙與尾氣，經冷卻後分離二者而得碳煙。至於尾氣含有氫氣和一氧化碳，大部分的爐黑製造廠會使用尾氣生產熱、蒸氣或電力，甚至出售尾氣給其他工廠使用。

## 加工應用

全球有 67% 的碳煙被用來製造輪胎，而按照 ASTM 國際標準組織對橡膠用碳煙的命名，由一個英文字母與三個阿拉伯數字構成。第一個英文字母代表硫化速度，「N」表示正常，「S」則表示緩慢。而第一個阿拉伯數字代表碳煙的氮表面積範圍，第二、三個數字則代表不同的碳煙結構程度。依橡膠用碳煙之加工應用可分類如下：

## 顏料用途

國際色素索引編號（Colour Index International，英國漂染師與印染師學會及美國紡織化學家與染色家協會共同維護的色彩索引資料庫）為 PBK-7 的碳黑色是一種常見的黑色顏料，傳統上來自炭化的有機物質，譬如木材或骨頭。按照碳煙的著色能力，可區分成高、中、低色素碳煙，以三個英文字母表示，前二個表示其著色能力，最後一個代表生產方法。

## 參考文獻

## 更多閱讀

* 《Handbook of Carbon, Graphite, Diamond, And Fullerenes》，作者：Hugh O. Pierson，Noyes Publications 出版，1993 年，ISBN 0-8155-1339-9。
碳燃烧过程

**碳聚變**過程是一種核融合反應，發生在質量較重的恆星（誕生時至少 4 MSun 以上）耗盡了核心內較輕的元素之後。它需要高溫（6×108 K）和高密度（大約 2×108 kg/m3），主要過程是：

　
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另一類為：

　
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在氦的聚變停止後，碳聚變開始。當氦融合時，恆星建立起一個富含碳和氧的惰性核心，一旦氦的密度降低至無法繼續聚變的水平時，核心便會因為重力而塌縮。體積的縮小造成核心的溫度和壓力上昇至碳聚變的臨界溫度，這也會使圍繞著核心周圍的溫度上昇，使氦在鄰接核心的殼層內繼續聚變。於是恆星的體積增加，膨脹成為紅超巨星。

當碳聚變時，產物（氧、氖、鎂）堆積成新的惰性核。在一段時間之後（或許～一千年）碳的相對豐度將會降低至不能持續的程度，於是核心溫度開始下降並再次收縮。收縮會加熱核心使得氖開始融合反應（參見氖融合）。圍繞著核心的碳殼層也會繼續聚變，而在更外面還有氦殼層和氫殼層在聚變。

在這個階段點上，質量在 4-8 倍太陽質量的恆星，變得不穩定並以巨大的恆星風將外面的殼層拋出，留下的就是以氧 - 氖 - 鎂核心的白矮星。

質量更大的恆星將繼續氖融合，但是從此刻起的演變是很快的，外殼通常來不及反應出變化。
碳玻璃

**玻璃碳**（**glassy carbon**），是結合了玻璃和陶瓷的屬性的非石墨化碳。特點是耐高溫，高硬度（莫氏硬度 7），低密度，低電阻，低摩擦，低導熱性，高耐化學侵蝕性，不被氣體和液體滲透。 玻璃碳作為電極材料被廣泛應用於電化學，高溫坩堝，一些假體裝置的組件，並且可以被製造成不同的形狀，尺寸和斷面。

## 結構

玻璃碳的結構一直是一個有爭議的問題。早期的結構模型假定 sp2- and sp3 都存在，如今認為是 100％sp2。然而，最近的研究表明，玻璃碳具有富勒烯相關的結構。

需要注意的是玻璃碳不應該與無定形碳相混淆。IUPAC 描述，「玻璃狀碳是兩維的結構元件，並且不表現搖擺連結，因此不能被描述為無定形碳」。

它表現出貝殼狀斷口。

## 參閱

* 電化學
* 富勒烯
* 石墨
* 煤精
* Q - 碳

## 參考資料