西游记里孙悟空会“七十二变”，自然界中的元素也有形形色色的“变幻”——这就是元素单质的同素异形体，它们虽然由相同的元素组成，但是其物理性质却千差万别。要问最善变的元素是什么，那非碳元素莫属。 碳的起源 天体物理学的中心理论认为宇宙始于约137 亿年前的大爆炸（The Big Bang）。大爆炸会引起理论上的基础粒子（即夸克）经核聚变形成质子和中子，质子和中子进一步核聚变形成一些简单的原子核（2H、3He、4He 和小部分7Li）。大爆炸后，宇宙开始进一步向外扩张，温度和压力快速降低，在星际空间通过核聚变进一步产生更重的元素。另外，原子质量为5 和8 的元素不稳定，大爆炸形成的高丰度元素（即1H 和4He）不会通过核聚变产生相应的持久性重元素。因此，大爆炸理论可以解释原子质量小于7Li 的元素起源。 关于恒星内更重元素合成的模型，由英国物理学家Burbidge首先提出，他列举了一系列在大质量恒星进化过程中可能合成更重元素的途径。随着恒星的进化，恒星核内氢（H）经核聚变转化为氦（He），其丰度逐渐降低。当核聚变产生的热能逐渐冷却，恒星在其重力的作用下开始向内塌陷。这种塌陷增加了恒星内部温度和压力，直至He 经两步核聚变反应就形成了碳（C）。 “氦过程”（triple-alpha process）生成C （来源：Wikipedia） 善变的碳 碳在元素周期表中排第六，原子量为12，原子核最外层电子数为4。碳元素最外层电子轨道排满为8，因此碳元素可以呈现-4到+4等多种化学价态。因此，碳元素可以形成单键、双键和三键等多种化学键态，进一步可以构造出多种多样的单质组态。目前发现的碳的同素异形体有数十种，比如金刚石、石墨、无定形碳、碳纳米管、单层石墨烯以及C60、C70、C76、C82、C84等各种形态的巴基球。 钻石和石墨 （来源：珠宝专业资讯网） |
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