“碳”这个字源于拉丁语“carbo”，意为“木炭”。它是宇宙中储量第四丰富的元素，也是人体内含量第二丰富的元素（仅次于氧），这可能会让我们感到惊讶。
事实上，地球上所有的有机物质都含有某种形式的碳元素，这也是为什么它成为整个有机化学学科的基础。
碳的结构
碳（carbon）的电子数为6，与其原子序数相等。碳是一种非金属元素，用字母“C”表示。它由质子、中子和电子组成，这三者的数量均为6。碳原子之所以被认为是独特且非凡的，是因为它几乎可以无限地与其他碳原子连接。
这归功于其原子体积微小，使其能够轻松地嵌入更大的分子中。每个碳原子的外层壳上都有四个价电子，可以与分子和其他原子形成化学键。
什么是碳的同素异形体？
碳的同素异形体主要是金刚石和石墨。从化学角度看，这些矿物由碳原子构成，但具有不同的物理性质。由于它们化学成分相同但晶体结构不同，这些矿物被归类为同质多象体（polymorphs）。
在金刚石和石墨中，由碳原子组成的物质通过强共价键结合在一起，但在两种同素异形体中具有截然不同的构型。
宝石级金刚石和石墨都是纯碳，包含代表其不同特性的移位结构。另一方面，石墨微粒与三个碳原子成键，并与平行层状结构连接。金刚石微粒则以宝石晶格的形式与四个碳原子结合。
金刚石是碳的一种形式，其原子以金刚石立方晶体结构排列。在常温常压下，另一种被称为石墨的固态碳是碳的化学稳定形式，但金刚石几乎永远不会转化为它。
金刚石具有所有天然物质中最高的硬度和热导率，这些特性使其成为工业切割和抛光设备的理想材料。这也是为什么金刚石压砧可以让材料经受住地下深处的高压环境。
金刚石的结构
据描述，金刚石中的碳原子与其他四个碳原子形成强化学相互作用，形成了一个贯穿整个晶体的完美四面体结构。碳原子采用sp3杂化，且碳-碳原子键长相等。因此，金刚石中形成了一个三维的强共价键网络。
金刚石的熔点约为3843 K，密度约为3.51 g/cm3。众所周知，它是电的不良导体，因为其价电子被困在C-C sigma共价键中，无法导电。
金刚石的应用
- 金刚石是地球上最坚硬的物质，具有多种用途和应用。它被用于制造研磨、切割、钻孔等任务的工具。
- 金刚石用于制造灯泡中使用的钨丝。
- 它是一种用于制造珠宝的“金属”（注：此处原文分类虽不严谨，但译文忠实于原文语境）。
- 大多数外科医生使用金刚石作为高精密仪器来去除眼中的白内障。
石墨是一种天然存在的结晶碳。它是一种作为自然元素存在于变质岩和火成岩中的矿物。石墨是一种具有广泛特性的矿物。
它的比重gravity低，且极其柔软。只需很轻微的压力即可使其解理。然而，它极其耐热，并且在与几乎所有其他物质接触时几乎都是惰性的。由于其极端的特性，它在冶金和工业领域有着广泛的应用。
石墨的结构
结构：据描述，石墨中的所有碳原子都与另外三个碳原子形成稳定的化学相互作用，从而形成了类似鸡笼网的片层结构；微弱的力将这些片层固定在一起。当我们用铅笔在纸上写字时，这些片层会滑动分离，将石墨碎片作为痕迹留在纸上。