¿Es un átomo de carbono literalmente idéntico a cualquier otro átomo de carbono?

El elemento de un átomo se define por cuántos protones hay en su núcleo. El carbono es cualquier átomo con seis protones en el núcleo. Esta es una propiedad que se comparte entre todos los átomos de carbono debido al simple hecho de que si gana o pierde protones, ya no es un átomo de carbono por definición.

Sin embargo, el número de neutrones y electrones puede cambiar según el isótopo y el estado iónico del átomo, respectivamente. El carbono en particular tiene 15 isótopos conocidos, que son solo átomos de carbono con diferentes números de neutrones en el núcleo. Sin embargo, solo dos de estos (c12 y c13) son estables. Los otros se desintegrarán radiactivamente con el tiempo.

El carbono en sí no forma iones: sus enlaces son casi exclusivamente covalentes. Sin embargo, no es difícil imaginar un ion de ningún átomo, porque es solo el núcleo con más o menos electrones de lo normal.

Ocasionalmente, obtienes diferentes estados de giro, pero eso generalmente no es un problema.

TL; DR: El número de protones en el átomo es constante entre todos los átomos de ese elemento. Sin embargo, la cantidad de electrones y neutrones puede cambiar.

No necesariamente. El isótopo de un elemento difiere en peso atómico ya que hay un número diferente de neutrones en el núcleo. Por ejemplo, el estándar es C12 pero hay C14 (2 neutrones más), etc.

No, pueden ser diferentes si son isótopos o si están en diferentes estados de espín.

Si incluye átomos en compuestos, entonces son diferentes si la química es diferente.

Resonancia magnética nuclear de carbono 13

Estoy de acuerdo con todas las respuestas que se han dado. Para mí, lo notable es que, en ausencia de esas diferencias, isótopos diferentes, estados excitados de electrones o núcleos, enlaces diferentes con sus vecinos, dos átomos del mismo tipo son absolutamente idénticos metafísicamente.

A menos que sea un isótopo, sí.