炭素

炭素（CAS 7440-44-0）は非金属元素であり、黒色・不透明・結晶性固体である黒鉛、無色・透明・極めて硬い結晶であるダイヤモンド、褐色〜黒色の粉末状のアモルファス炭素など、いくつかの同素体の形態で存在する。これらすべての形態は無臭・非揮発性の固体であり、明確な沸点を持たず、3600 ℃以上で昇華する。炭素は基本的な元素物質として分類され、有機化学の骨格を成す。炭素は直接試薬として用いられることはなく、合成ポリマー、炭素系電極、活性炭吸着剤、ゴムおよび複合材料への補強充填材など、数多くの化学製品の重要な原料および構造的基盤として機能する。その主な産業用途は、ポリマー製造、電池技術、冶金用還元剤、ならびに製鋼、グラファイト電極、タイヤおよびインク用カーボンブラックの主要構成成分などに及ぶ。


炭素（C）は、すべての生物に存在し、生きた細胞の主要な構成成分を形成します。植物および動物にとって不可欠な元素である炭素は、大気中の二酸化炭素（CO₂）から、光合成を行う植物および光合成細菌などの光合成微生物によって吸収されます。炭素は自然界に、単体および化合物の両方の形で存在します。例えば、石炭には単体の炭素が含まれており、これを空気を遮断した状態で加熱すると、揮発性物質が失われ、コークスが得られます。石炭およびコークスの両方は、非晶質（結晶でない）の炭素形態です。炭素の結晶形態には、ダイヤモンドとグラファイトの2種類があります。これらは炭素の2つの同素異形体と呼ばれます。同素異形体とは、同じ元素が異なる物理的形態で存在し、その基本単位の結合様式または分子構造が異なる2つ以上の形態を指します。炭素は、すべての生物体内では化合物として存在し、またメタンや石油といった化石燃料、さらに石灰岩などの炭酸塩にも大量に含まれています。炭素は非金属元素であり、周期表の第14族（旧称：IV族）の最上位に位置します。炭素は、他のどの元素よりも多様かつ複雑な化合物を形成するという点で特異な存在です。これは、炭素原子が互いに長鎖、環状構造、あるいは環と鎖の複合構造を形成できる能力に起因しています。炭素は水素（H）、酸素（O）、窒素（N）、硫黄（S）およびその他の元素と結合して極めて多様な化合物を生成し、これにより「有機化学」という炭素化合物を専門とする化学の一分野が成立しました。単体の炭素は比較的不活性な物質であり、水、希酸、希アルカリおよび有機溶媒には溶解しません。各炭素原子は4個の価電子を持ち、他の原子と共有結合を4本形成するためにそれらを共有しようとします。炭素は2種類の酸化物、すなわち一酸化炭素（CO）および二酸化炭素（CO₂）を形成します。これらは、炭素または炭素含有化合物を空気中で不完全燃焼または過剰空気下で燃焼させることでそれぞれ生成されます。単体の炭素には多様な用途があり、装飾品として宝飾品に用いられるダイヤモンドから、自動車タイヤや印刷インクの黒色顔料として使われるカーボンブラックまで広範囲に及びます。グラファイトは炭素のもう一つの形態で、高温用るつぼ、アーク灯、乾電池の電極、鉛筆の芯、および潤滑剤などに利用されます。木炭は炭素の非晶質形態であり、活性炭としてガスの吸着剤や脱色剤としても使用されます。

この化学物質は新興・ニッチ化学品に含まれています。炭素とは何か、および炭素のSDS情報について詳しくご覧ください。