Атом вуглецю має шість електронів навколо ядра із шести протонів і, як правило, шести нейтронів. Його розмір визначають так само, як і розмір атома водню на цьому сайті: як подвоєну відстань, на якій найімовірніше знайти найзовнішні електрони. За такого вимірювання атом вуглецю має в поперечнику близько 0,13 нанометра, або 130 пікометрів. Нанометр — це мільярдна частка метра, а пікометр — тисячна частка нанометра.

Розмір

Атом не має чіткої форми чи розміру, тому його можна визначити кількома способами, і кожен дає інше число. Наведена тут величина ґрунтується на розрахунках того, де електрони найімовірніше перебувають. Два із шести електронів вуглецю тримаються поблизу ядра, а інші чотири розташовані далі, як видно на зображенні на цьому сайті. Ці чотири зовнішні електрони найімовірніше перебувають приблизно за 65 пікометрів від ядра, тож атом має в поперечнику близько 130 пікометрів.

Для атомів у молекулах хіміки часто використовують інший спосіб вимірювання. Ковалентний радіус — це половина відстані між центрами двох зв’язаних атомів. Два атоми вуглецю, з’єднані одинарним зв’язком, розташовані в середньому на відстані 154 пікометрів один від одного, тож за таким вимірюванням атом вуглецю має в поперечнику близько 150 пікометрів.

Ван-дер-Ваальсів радіус натомість показує, наскільки близько можуть підійти один до одного два окремі атоми, перш ніж почнуть відштовхуватися. За таким вимірюванням атом вуглецю має в поперечнику близько 340 пікометрів.

Порівняння розмірів

Атом вуглецю приблизно в 1,2 раза ширший за атом водню, діаметр якого за такого самого вимірювання становить 106 пікометрів.
Подвійна спіраль ДНК завширшки близько 2 нанометрів — це приблизно 15 атомів вуглецю в поперечнику.
Близько 600 000–800 000 атомів вуглецю, розташованих бік о бік, перекрили б ширину людської волосини.
Якби атом вуглецю збільшили до розміру баскетбольного м’яча діаметром близько 24 сантиметрів, людська волосина була б завширшки приблизно 150–185 кілометрів.

Як атоми вуглецю з’єднуються між собою

Атоми вуглецю зазвичай утворюють чотири зв’язки і можуть сполучатися між собою в ланцюги найрізноманітнішої довжини. Саме здатність утворювати ланцюги різної довжини робить вуглець необхідним для життя. Подвійний зв’язок зближує два атоми вуглецю сильніше, ніж одинарний, — до 134 пікометрів, а потрійний — до 120 пікометрів.

Чистий вуглець існує в кількох формах, зокрема як алмаз, графіт і графен. Алмаз досить твердий, щоб різати камінь, а графіт м’який. Графен — це лист із атомів вуглецю завтовшки лише в один атом, з’єднаних у візерунок із шестикутників, як у дротяній сітці для курника.

Спостереження за окремими атомами вуглецю

Окремі атоми вуглецю надто малі для світлового мікроскопа, але їх бачили за допомогою електронних мікроскопів. У 2008 році дослідники з Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі скористалися мікроскопом TEAM 0.5, щоб отримати зображення, на яких видно кожен атом вуглецю в листі графену. Графен крихкий, тому вони використали м’якший пучок електронів із меншою енергією, який усе одно розрізнив деталі, розташовані на відстані 1 ангстрема (100 пікометрів) одна від одної.

Зважування атомів

Вуглець також задає шкалу для зважування атомів. З 1960 року вуглець-12, тобто форма вуглецю з шістьма нейтронами, править за еталон для атомних мас. Одиницю, яку при цьому використовують, — дальтон — визначають як одну дванадцяту маси атома вуглецю-12. Близько 99 % вуглецю на Землі — це вуглець-12.

Джерела

Theoretical Calculation of Absolute Radii of Atoms and Ions. Part 1. The Atomic Radii. Ghosh and Biswas, International Journal of Molecular Sciences, 2002.
Carbon: Radii of Atoms and Ions. WebElements, University of Sheffield.
Carbon. Royal Society of Chemistry, Periodic Table.
Electronic Structure of Atoms (Electron Configurations). In Chemistry 2e. OpenStax, 2019.
Strengths of Ionic and Covalent Bonds. In Chemistry 2e. OpenStax, 2019.
Hydrocarbons. In Chemistry 2e. OpenStax, 2019.
DNA Structure and Sequencing. In Biology 2e. OpenStax, 2018.
Closest Look Ever at Graphene: Stunning Images of Individual Carbon Atoms From TEAM 0.5 Microscope. Lawrence Berkeley National Laboratory, 2008.
The Nobel Prize in Chemistry 2014: Press Release. Royal Swedish Academy of Sciences, 2014.
Atomic Weight of Carbon. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.
The International System of Units (SI). 9th edition, version 4.01. BIPM, 2026.
Bohr Radius. NIST, CODATA 2022.
Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.

Report a Problem

for Атом вуглецю