元素碳

有機世界的“主角”——碳C

碳在地球上雖不算太少，但也不算太多，按重量計算，佔地殼中各元素總重量的千分之四，按原子總數計算不超過千分之一點五，然而，碳的足跡卻遍佈全球。

在大自然中，有純淨的碳。比如説，金剛石便是非常純淨的碳——在純淨的氧氣中，金剛石居然會燃燒，變成二氧化碳！金剛石是最堅硬的東西，人們用它來裁玻璃，或者裝在鑽探機的鑽頭上，成為向地層深處進軍的開路先鋒。不過，天然的金剛石終究不多，不能滿足工業上的需要。我國已試製成功人造金剛石——在高温高壓下，用石墨製造金剛石。

用石墨怎麼能製造金剛石呢？這是因為石墨也是很純淨的碳。鉛筆的筆芯，就是用石墨做的。石墨與金剛石的脾氣大不一樣，它很軟，在紙上一劃，便留下一條黑道道，因此常用作鉛筆芯。石墨能耐3000℃以上的高温，在工業上用石墨製造坩堝來熔鍊鋼、銅。石墨還能導電，被用作電極，乾電池裏那個黑芯子，便是石墨。

金剛石和石墨都是碳，為什麼性質截然不同呢？這是因為它們的晶體結構不同。在金剛石中，碳原子排列非常規則，在每一個碳原子周圍有四個等距離的碳原子，構成一個正四面體（圖14），所以金剛石比重大，堅硬。而石墨的晶體結構則是層狀（圖15），層與層之間距離較大，容易滑動，所以石墨比重比金剛石小，而且軟、滑。金剛石與石墨，叫“同素異形體”。既有同一元素構成的兩種性質不同的物體。

木炭、煤、骨灰也是碳（含有一些雜質），叫做無定形碳。我國是世界上最早知道用煤作燃料的國家，早在三千多年前，我國便已用“黑石”（即煤）來取暖、燒飯。煤被譽為“工業的糧食”。正當我國人民以更加優異成績慶祝黨的第十次全國代表大會勝利閉幕的時候，我國又新建成一座大型現代化露天煤礦並已投入生產。煤是最重要的工業燃料。經過煉焦後，從煤焦油中還能得到苯、苯酚等五百多種工業原料。煙囱裏的煙炱也是純淨的碳。煙炱用來製造墨、墨汁、油墨。在橡膠中加入煙炱，可以使它的機械強度增加十倍。90%的煙炱，都是用作橡膠的“增強劑”。

木頭、煤、炭等燃燒後，生成了二氧化碳。二氧化碳是無色無味的氣體，比空氣略重，在空氣重的含量為萬分之三。一加壓力，二氧化碳很易變成無色的液體，温度更低些，則變成白色、雪花般的晶體——乾冰。二氧化碳易溶解於水，汽水裏便溶有二氧化碳。二氧化碳不助燃，化學滅火劑噴出的氣體便是二氧化碳。人、動物、植物在呼吸時不斷吐出二氧化碳，據統計，全人類每年呼出的二氧化碳達十億八千萬多噸。而全世界工廠、火車、輪船的煙囱，每年要吐出一百多億噸二氧化碳。這樣下去，世界豈不成了二氧化碳的世界嗎？不，不會，原來大自然中有一個奇妙的循環：植物在光合作用時，吸收大量二氧化碳，吐出氧氣，這樣，二氧化碳才不至於越來越多。

煤不完全燃燒，會生成一氧化碳。一氧化碳是劇毒的氣體，“煤氣”中毒，這“煤氣”便是一氧化碳。一氧化碳在工業上是重要的燃料和原料。一氧化碳燃燒時產生藍色的火焰，爐膛的煤層上常看見淺藍色火苗，那便是一氧化碳在燃燒。

山上，那巨大的石灰岩，也是碳的化合物——碳酸鈣。石灰岩可以作建築材料、鋪路、造橋。石灰岩在石灰窯中灼燒後，可變成生石灰（氧化鈣），生石灰常用來做建築粘合劑或粉刷牆壁。生石灰遇水後，變成熟石灰（氫氧化鈣），同時放出大量的熱，以至可以煮熟雞蛋。

石油，更是碳的化合物的“倉庫”。石油主要是各沸點不同的碳氫化合物的混合物。石油被譽為“工業的血液”，從石油中可提取汽油、煤油、柴油，是工業上最重要的液體燃料，用來開動各種內燃機。用石油作原料，還可製造塑料、合成纖維、合成橡膠等三大合成材料。

天然氣常和石油礦“住”在一起。天然氣的主要成分是甲烷CH4，也是碳氫化合物，用作氣體燃料和化工原料。

碳，是生命的基礎。一切動、植物體中的有機質，都是碳的化合物——蛋白質、油脂、澱粉、糖以及葉綠素、血紅素、激素，都離不了碳。在工業上，碳的化合物也是非常重要的，象塑料、化學纖維、橡膠、香料、染料、製藥等有機化學工業，絕大部分都是生產碳的化合物。

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