碳元素是自然界中存在的與人類密切相關(guān)、重要的元素之一。它仿佛具有超能力，可以自己形成各種單質(zhì)，也可以廣泛地與其他元素結(jié)合，形成近千萬(wàn)種已知化合物。從生物圈、巖石圈，到水圈、大氣圈，碳在其中循環(huán)往復(fù)。你身體中的某個(gè)碳原子，可能曾經(jīng)在恐龍?bào)w內(nèi)，也可能曾經(jīng)構(gòu)成鉆石。如果碳可以被看見(jiàn)，如果你善于觀察生活，那你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，生活中處處都有碳的身影！

地球生物都依賴它

碳是地球上所有生物的“基石”，如果沒(méi)有碳，地球上已知的高等生命形態(tài)就不可能存在。這是因?yàn)榻^大多數(shù)含碳元素與氫元素的化合物可以歸類為有機(jī)物，而有機(jī)物是構(gòu)成生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。生物體的組成、能量的攝取乃至遺傳與生殖等生命的基本要素都與有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)息息相關(guān)?；瘜W(xué)領(lǐng)域中開(kāi)辟了有機(jī)化學(xué)這一重要分支，它是研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和反應(yīng)的一門學(xué)科，這也是碳元素具有無(wú)與倫比的影響力的一個(gè)見(jiàn)證。

日常生活也離不開(kāi)它

除此之外，人類生活也離不開(kāi)碳。人類生活所需的衣食住行都與碳元素息息相關(guān)：幾乎所有的衣料都由碳的化合物組成，比如棉、麻、絲綢和皮革;人類攝入的必要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中，除了水和鹽等無(wú)機(jī)物之外，基本也都是有機(jī)物;木材是古代建筑的主要材質(zhì)，它在現(xiàn)代家居中依然有著重要的用途;至于行，我們平時(shí)乘坐的汽車、火車，它們所用的燃料，無(wú)論是煤、石油還是天然氣，都是碳的化合物。此外，我們?nèi)粘Ｉ钪谐＝佑|到的塑料、橡膠等材質(zhì)也都屬于有機(jī)聚合物?？偠灾际窃刂芷诒碇信c人類關(guān)系最密切的元素之一。

第一部分：勤儉節(jié)約是美德

你玩過(guò)打水漂嗎？我們一般打水漂會(huì)用小石子，碳兄就不一樣了，他竟然想試試用自己的法寶——鉆石和石墨來(lái)打水漂。不過(guò)，最終他選擇用來(lái)打水漂的是……（見(jiàn)右圖）

科普小貼士：石墨和金剛石（鉆石是經(jīng)過(guò)雕琢的金剛石）是碳單質(zhì)的兩種同素異形體。

嗯，畢竟鉆石有點(diǎn)貴，不能太浪費(fèi)……

第二部分：鉆石并不“恒久遠(yuǎn)”

人們常說(shuō)“真金不怕火煉”，那么鉆石呢？（見(jiàn)左圖）

科普小貼士：鉆石是碳單質(zhì)，在高溫有氧的條件下可以燃燒生成二氧化碳;水晶的主要成分是二氧化硅，無(wú)法燃燒。二氧化碳為無(wú)色氣體，是空氣中常見(jiàn)的成分。它是人體代謝反應(yīng)后產(chǎn)生的氣體，也是植物進(jìn)行光合作用的必要成分。地球生態(tài)以二氧化碳作為紐帶完成循環(huán)過(guò)程。二氧化碳在日常生活中應(yīng)用普遍，啤酒、碳酸飲料中釋放的氣泡就是它。此外，固態(tài)的二氧化碳稱為干冰，在室溫下可直接汽化生成二氧化碳?xì)怏w，這一過(guò)程會(huì)吸收大量熱量，因此可以用于人工降雨、食品冷凍等，還可以為舞臺(tái)提供云霧效果。

問(wèn)：既然石墨和金剛石都是由碳組成的，而鉆石是由金剛石雕琢而成的，那么，可以用鉛筆芯里的石墨來(lái)制造鉆石嗎？

答：鉛筆芯是由石墨和黏土按一定比例混合而成的，鉆石是經(jīng)過(guò)雕琢的金剛石，理論上是可以用鉛筆芯制造鉆石的。不過(guò)首先要對(duì)鉛筆芯進(jìn)行除雜，得到純凈的石墨，然后模仿鉆石在自然界中形成的環(huán)境，在高溫高壓下，石墨中的碳原子會(huì)重新排列，最后形成人造鉆石。但是反應(yīng)條件很難達(dá)到，因?yàn)樾枰獦O高的溫度和壓強(qiáng)，合成成本比購(gòu)買天然鉆石更高，而且體積也相對(duì)較小。