碳在地殼中的含量為0.027％，在自然界中分布很廣。以化合物形式存在的碳有煤、石油、天然氣、動植物體、石灰石、白云石、二氧化碳等.目前全世界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的化合物種類已達(dá)400多萬種，其中絕大多數(shù)是碳的化合物，不含碳的化合物不超過10萬種。在現(xiàn)有的112種元素中，除碳以外的111種元素，它們之間所形成化合物數(shù)目，大約僅是碳這一種元素所形成化合物總數(shù)的1/40。碳是地球上化合物種類最多的元素。

眾所周知，生命的基本單元氨基酸、核苷酸是以碳元素做骨架變化而來的。先是一節(jié)碳鏈一節(jié)碳鏈地接長，演變成為蛋白質(zhì)和核酸；然后演化出原始的單細(xì)胞，又演化出蟲、魚、鳥、獸、猴子、猩猩，直至人類。這三四十億年的生命交響樂，它的主旋律是碳的化學(xué)演變�？梢哉f，沒有碳就沒有生命。碳是生命世界的棟梁之材。

純凈的、單質(zhì)狀態(tài)的碳有三種，它們是金剛石、石墨和C60。它們是碳的三種同素異形體。

1．金剛石

金剛石晶瑩美麗，光彩奪目，是自然界最硬的礦石。在所有物質(zhì)中，它的硬度最大。測定物質(zhì)硬度的刻劃法規(guī)定，以金剛石的硬度為10來度量其它物質(zhì)的硬度（詳細(xì)見附表）。例如Cr的硬度為9，F(xiàn)e為4.5，Pb為1.5，鈉為0.4等。在所有單質(zhì)中，金剛石的熔點最高，達(dá)3823K。

金剛石晶體屬立方晶系，是典型的原子晶體，每個碳原子都以sp3雜化軌道與另外四個碳原子形成共價鍵，構(gòu)成正四面體。這是金剛石的面心立方晶胞的結(jié)構(gòu)。

由于金剛石晶體中碳碳鍵很強，所有價電子都參與了共價鍵的形成。晶體中沒有自由移動電子，所以金剛石不僅硬度大，熔點高，而且不導(dǎo)電。

常溫下，金剛石對所有的化學(xué)試劑都顯惰性，但在空氣中加熱到1100K左右時能燃燒成二氧化碳。


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