不可缺少的碳

碳元素是自然界中存在的與人類密切相關、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，也可以廣泛地與其他元素結合，形成近千萬種已知化合物。從生物圈、巖石圈，到水圈、大氣圈，碳在其中循環往復。你身體中的某個碳原子，可能曾經在恐龍體內，也可能曾經構成鉆石。如果碳可以被看見，如果你善于觀察生活，那你就會發現，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”，如果沒有碳，地球上已知的高等生命形態就不可能存在。這是因為絕大多數含碳元素與氫元素的化合物可以歸類為有機物，而有機物是構成生命的物質基礎。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物的化學反應息息相關?；瘜W領域中開辟了有機化學這一重要分支，它是研究有機化合物的結構、性質和反應的一門學科，這也是碳元素具有無與倫比的影響力的一個見證。

日常生活也離不開它

除此之外，人類生活也離不開碳。人類生活所需的衣食住行都與碳元素息息相關：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養物質中，除了水和鹽等無機物之外，基本也都是有機物;木材是古代建筑的主要材質，它在現代家居中依然有著重要的用途;至于行，我們平時乘坐的汽車、火車，它們所用的燃料，無論是煤、石油還是天然氣，都是碳的化合物。此外，我們日常生活中常接觸到的塑料、橡膠等材質也都屬于有機聚合物。總而言之，碳是元素周期表中與人類關系最密切的元素之一。

第一部分：勤儉節約是美德

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

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

嗯，畢竟鉆石有點貴，不能太浪費……

第二部分：鉆石并不“恒久遠”

人們常說“真金不怕火煉”，那么鉆石呢？（見左圖）

科普小貼士：鉆石是碳單質，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，無法燃燒。二氧化碳為無色氣體，是空氣中常見的成分。它是人體代謝反應后產生的氣體，也是植物進行光合作用的必要成分。地球生態以二氧化碳作為紐帶完成循環過程。二氧化碳在日常生活中應用普遍，啤酒、碳酸飲料中釋放的氣泡就是它。此外，固態的二氧化碳稱為干冰，在室溫下可直接汽化生成二氧化碳氣體，這一過程會吸收大量熱量，因此可以用于人工降雨、食品冷凍等，還可以為舞臺提供云霧效果。

問：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，鉆石是經過雕琢的金剛石，理論上是可以用鉛筆芯制造鉆石的。不過首先要對鉛筆芯進行除雜，得到純凈的石墨，然后模仿鉆石在自然界中形成的環境，在高溫高壓下，石墨中的碳原子會重新排列，最后形成人造鉆石。但是反應條件很難達到，因為需要極高的溫度和壓強，合成成本比購買天然鉆石更高，而且體積也相對較小。