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自然界中这种元素有一百多种，碳就是其中之一。我们称这种元素的原子为碳同位素，因为中子的数量不同。所以不能说碳元素有几种，而是碳同位素有几种。

目前已知的同位素有十二种，包括碳8到碳19，其中碳12和碳13是稳定的，其余的具有放射性，其中碳14的半衰期长达5730年，其他的都不到半小时。在地球的自然界中，碳12占全部碳的98.93%，碳13占1.07%。C的原子量是碳12和13同位素丰度的加权平均值，一般为12.01。碳12是国际单位制中定义的摩尔标度，12克碳12所含的原子数是1摩尔。碳14因其半衰期长而被广泛用于确定古物的年代。

此外，还有各种形式的碳，包括晶体碳如金刚石和石墨；还有煤之类的无定形碳，元素碳的物理化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和软而油腻的石墨有不同的晶体结构，各有各的外观、密度、熔点等。

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