碳元素：有机世界的主角

碳在地球上虽不算太少，但也不算太多，按重量计算，占地壳中各元素总重量的千分之四，按原子总数计算不超过千分之一点五，然而，碳的足迹却遍布全球。

在大自然中，有纯净的碳。比如说，金刚石便是非常纯净的碳——在纯净的氧气中，金刚石居然会燃烧，变成二氧化碳！金刚石是最坚硬的东西，人们用它来裁玻璃，或者装在钻探机的钻头上，成为向地层深处进军的开路先锋。不过，天然的金刚石终究不多，不能满足工业上的需要。现在，我国已试制成功人造金刚石——在高温高压下，用石墨制造金刚石。

用石墨怎么能制造金刚石呢？这是因为石墨也是很纯净的碳。铅笔的笔芯，就是用石墨做的。石墨与金刚石的脾气大不一样，它很软，在纸上一画，便留下一条黑道道，因此常用作铅笔芯。石墨能耐3000℃以上的高温，在工业上用石墨制造坩埚来熔炼钢、铜。石墨还能导电，被用作电极，干电池里那个黑芯子，便是石墨。

金刚石和石墨都是碳，为什么性质截然不同呢？这是因为它们的晶体结构不同。在金刚石中，碳原子排列非常规则，在每一个碳原子周围有四个等距离的碳原子，构成一个正四面体，所以金刚石比重大，坚硬。而石墨的晶体结构则是层状，层与层之间距离较大，容易滑动，所以石墨比重比金刚石小，而且软、滑。金刚石与石墨，叫“同素异形体”，即由同一元素构成的两种性质不同的物体。

木炭、煤、骨灰也是碳（含有一些杂质），叫作无定形碳。我国是世界上最早知道用煤做燃料的国家，早在3000多年前，我国便已用“黑石”（即煤）来取暖、烧饭。煤被誉为“工业的粮食”，是最重要的工业燃料。经过炼焦后，从煤焦油中还能得到苯、苯酚等500多种工业原料。烟囱里的烟炱也是纯净的碳。烟炱用来制造墨、墨汁、油墨。在橡胶中加入烟炱，可以使它的机械强度增加十倍。现在90%的烟炱，都是用作橡胶的“增强剂”。

木头、煤、炭等燃烧后，生成了二氧化碳。二氧化碳是无色无味的气体，比空气略重，在空气中的含量为万分之三。一加压力，二氧化碳很易变成无色的液体，温度更低些，则变成白色、雪花般的晶体——干冰。二氧化碳易溶解于水，汽水里便溶有二氧化碳。二氧化碳不助燃，化学灭火剂喷出的气体便是二氧化碳。人、动物在呼吸时不断吐出二氧化碳，据统计，全人类每年呼出的二氧化碳达十亿八千多万吨。而全世界工厂、火车、轮船的烟囱，每年要吐出100多亿吨二氧化碳。这样下去，世界岂不成了二氧化碳的世界吗？不，不会，原来大自然中有一个奇妙的循环：植物在光合作用时，吸收大量二氧化碳，吐出氧气，这样，二氧化碳才不至于越来越多。(www.xing528.com)

煤不完全燃烧，会生成一氧化碳。一氧化碳是剧毒的气体，“煤气”中毒，这“煤气”便是一氧化碳。一氧化碳在工业上是重要的燃料和原料。一氧化碳燃烧产生蓝色的火焰，炉膛的煤层上常看见浅蓝色火苗，那便是一氧化碳在燃烧。

山上，那巨大的石灰岩，也是碳的化合物——碳酸钙。石灰岩可以做建筑材料，铺路、造桥。石灰岩在石灰窑中灼烧后，可变成生石灰（氧化钙），生石灰常用来做建筑黏合剂或粉刷墙壁。生石灰遇水后，变成熟石灰（氢氧化钙），同时放出大量的热，甚至可以煮熟鸡蛋。

石油，更是碳的化合物的“仓库”。石油主要是各沸点不同的碳氢化合物的混合物。石油被誉为“工业的血液”，从石油中可提取汽油、煤油、柴油，是工业上最重要的液体燃料，用来开动各种内燃机。用石油做原料，还可制造塑料、合成纤维、合成橡胶三大合成材料。

天然气常和石油矿“住”在一起。天然气的主要成分是甲烷CH4，也是碳氢化合物，用作气体燃料和化工原料。

碳，是生命的基础。一切动物、植物体中的有机质，都是碳的化合物——蛋白质、油脂、淀粉、糖以及叶绿素、血红素、激素，都离不了碳。在工业上，碳的化合物也是非常重要的，像塑料、化学纤维、橡胶、香料、染料、制药等有机化学工业，绝大部分都是生产碳的化合物。