认识碳，从 6 个质子开始。
每个碳原子的原子核中都有 6 个质子。质子数决定元素的身份；一个不带电的碳原子还含有 6 个电子。
它属于非金属元素。非金属可以形成多种不同的物质，并不都以气体存在。
人物歌曲
碳之磐
点击播放，边听边认识元素。
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NICE TO MEET YOU · CARBON
你好，我是碳C
我是碳，元素符号是 C，英文名是 Carbon。我的原子序数是 6，位于第 2 周期。
♫ 听我的歌 →元素符号C
原子序数6
所在周期2
所在位置第 14 族
再了解一点：元素、原子与单质
“碳元素”指核内质子数都是 6 的一类原子的总称；“一个碳原子”指其中一个粒子。由同一种元素组成的纯净物叫单质。
同一种元素的原子可能有不同的中子数，这些原子互称同位素。原子序数不是相对原子质量。
基础资料：IUPAC 周期表 ↗ · 人物形象为元素王国拟人化创作。
继续认识我的电子结构与生活用途 ↓ELEMENT LAB · 从认识到理解
碳的科学档案
先看电子住在哪一层，再认识它们怎样参与化学变化。
我的电子住在哪？
基态中性原子的电子层排布：2、4
分层写法
2K 层4L 层
电子组态 · 完整写法
1s22s22p2
两种写法描述同一个基态中性原子；电子组态右上角的数字表示亚层电子数。弧线用于表示电子分层，不是电子实际运行的轨道。
高中进阶打开 s / p / d / f 电子结构
数字表示电子层，字母表示亚层，右上角的数字表示该亚层的电子数。例如 2p³ 表示第二层的 p 亚层中有 3 个电子。
s · 最多 2 个p · 最多 6 个d · 最多 10 个f · 最多 14 个
稀有气体芯简写
[He]2s22p2
[He] 代表与 He 原子相同的内层电子排布，后面的亚层仍属于当前的 碳 原子。
完整电子排布
1s22s22p2
这里按电子层及 s、p、d、f 顺序展示占据情况；书写顺序不等于填充能量顺序。
轨道占据示意 · 稀有气体芯之外
2s2
↑↓
2p2
↑↑·
方框代表轨道，箭头代表电子的两种自旋状态。每个轨道最多容纳 2 个自旋相反的电子；同一亚层的等能轨道先单独占据，再配对。这是学习用的简化占据示意，自旋不是小球真的在旋转。
排布说明与特殊情况
这里展示孤立中性原子的基态电子排布。失去或得到电子成为离子后，电子排布会改变。
最外层电子数不一定等于价电子数，也不能直接用来断定所有化合价。过渡元素的 d 电子等也可能参与成键。
氧化态与常见离子
氧化态参考
+4、 +2、 -4
中学常见离子 / 成键提示
中学主要学习共价成键；CO 中为 +2、CO₂ 中为 +4、CH₄ 中为 −4。
单质中元素的氧化态为 0。氧化态是形式记账值，不意味着原子实际带有同样的电荷；参考值不要求全部背诵，学习时结合具体物质判断。
常见物质与生活用途
在哪里遇见我
金刚石、石墨、二氧化碳 CO₂、甲烷 CH₄。
我能帮上什么忙
石墨可用于电极和铅笔芯；金刚石可用于切割工具。
容易混淆的小知识
金刚石和石墨都由碳元素组成，原子的连接方式不同，性质差别很大。
想一想：一个中性的碳原子有多少个电子？如果失去 1 个电子，质子数会改变吗？
中性原子有 6 个电子。失去 1 个电子后有 5 个电子，但原子核仍有 6 个质子，元素身份不变。这个计数问题不表示相应离子在普通条件下一定稳定。
参考资料：PubChem 元素资料 ↗ · CIAAW 标准原子量 ↗ · RSC 性质与用途 ↗
基础数据核对：2026-09-15。