【碳】元素符号c，原子序数6，原子量12.01，外围电子层排布2s22p2，位于第二周期第ⅳa族，主要氧化数有+4、+2、-4、(-2)，共价半径为77皮米，离子半径(c4+)16皮米，第一电离能1086.1千焦/摩尔，电负性2.5。有碳-12和碳-14两种稳定的同位素，碳-14具有放射性。碳原子的价电子数目与价电子轨道数相等，是等电子原子，可以用sp、sp2、和sp3杂化轨道形成4个σ键、碳原子半径小，还能形成p—pπ键，所以碳能形成多重键(双键或叁键)，碳原子自相结合成键的能力很强，所以碳的化合物特别多。在自然界分布很广，石墨、煤、石油、天然气、石灰石、动植物体中都含碳元素。地壳中碳占总质量的0.032％。碳有三种同素异形体：金刚石、石墨和无定形碳(如木炭、焦炭、炭焦等，由石墨微晶体构成)。碳的物理性质和化学活动性跟其晶体结构有密切关系。金刚石为典型原子晶体，不导电，硬度最大，密度3.51克/厘米3，熔点3550℃，沸点4827℃；石墨质软，灰黑色，密度2.25克/厘米3，熔点 3652℃，有良好传热和导电性。碳化学性质稳定，常温下不跟空气中的氧气反应，不溶于水，稀碱和有机溶剂中。在高温时，碳燃烧生成一氧化碳或二氧化碳。卤素中只有氟跟碳反应。跟硫在高温下生成二硫化碳。红热的碳跟水蒸气反应生成水煤气(co和h2)。高温时可跟许多金属反应生成金属碳化物。高温时有强还原性，可将一些金属或非金属从氧化中还原出来。可被热浓硫酸或热浓硝酸氧化成二氧化碳。碳有广泛的用途，是钢铁和某些其他合金的重要组成部分，是冶金工业、化学工业的重要原料。碳在古代就被发现。裂解天然气(主要成分是甲烷)可得到纯净的碳。

【金刚石】是碳的一种同素异形体，典型的原子晶体。碳原子形成4个sp3杂化轨道，以共价键彼此相连，每个碳原子都处于与它相联的四个碳原子所组成的正四面体的中心，组成了晶体，整个晶体可以看成是一巨型分子。晶体属等轴晶系，常为八面体晶形。纯品无色透明、有强烈光泽，因含杂质呈蓝色、天蓝色、淡黄色、红色或黑色。密度3.15～3.53克/厘米3，熔点3550℃，沸点4827℃，硬度10，是最硬的物质。不导电。在紫外线下显淡青蓝色荧光。与各种化学试剂不起反应，777℃时能在氧气中燃烧生成二氧化碳。用作高级的研磨、钻孔、切割、拉丝工具。透明的经过琢磨称为钻石，是一种华贵的装饰品。自然界有少量金刚石矿。用人工方法可制造金刚石，如石墨在高温高压和催化剂作用下可转化成金刚石。

【石墨】是碳的一种同素异形体，是原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体。在晶体中同层碳原子间以sp2杂化形成共价键，每个碳原子与另外三个碳原子相联，六个碳原子在同一平面上形成正六边形的环，伸展形成片层结构。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们互相重叠，形成离域的π键电子在晶格中能自由移动，可以被激发，所以石墨有金属光泽，能导电、传热。由于层与层间距离大，结合力(范德华力)小，各层可以滑动，所以石墨的密度比金刚石小，质软并有滑腻感。灰黑，不透明固体，密度2.25克/厘米3，熔点3652℃，沸点4827℃，硬度1。化学性质稳定，耐腐蚀，同酸、碱等药剂不易发生反应。687℃在氧气中燃烧生成二氧化碳。可被强氧化剂如浓硝酸、高锰酸钾等氧化。可用作抗磨剂、润滑剂，高纯度石墨用作原子反应堆中的中子减速剂，还可用于制造坩埚、电极、电刷、干电池、石墨纤维、换热器、冷却器、电弧炉、弧光灯、铅笔的笔芯等。

【活性炭】是一种黑色粉状，粒状或丸状的无定形具有多孔的碳，也具有石墨那样的精细结构，只是晶粒较小，层层间不规则堆积。具有较大的表面积(500～1000米2/克)，有很强的吸附性能，能在它的表面上吸附气体、液体或胶态固体；对于气体、液体，吸附物质的质量可接近于活性炭本身的质量。