不可缺少的碳

碳元素是自然界中存在的与人类密切相关、重要的元素之一。它仿佛具有超能力，可以自己形成各种单质，也可以广泛地与其他元素结合，形成近千万种已知化合物。从生物圈、岩石圈，到水圈、大气圈，碳在其中循环往复。你身体中的某个碳原子，可能曾经在恐龙体内，也可能曾经构成钻石。如果碳可以被看见，如果你善于观察生活，那你就会发现，生活中处处都有碳的身影！

地球生物都依赖它

碳是地球上所有生物的“基石”，如果没有碳，地球上已知的高等生命形态就不可能存在。这是因为绝大多数含碳元素与氢元素的化合物可以归类为有机物，而有机物是构成生命的物质基础。生物体的组成、能量的摄取乃至遗传与生殖等生命的基本要素都与有机物的化学反应息息相关。化学领域中开辟了有机化学这一重要分支，它是研究有机化合物的结构、性质和反应的一门学科，这也是碳元素具有无与伦比的影响力的一个见证。

日常生活也离不开它

除此之外，人类生活也离不开碳。人类生活所需的衣食住行都与碳元素息息相关：几乎所有的衣料都由碳的化合物组成，比如棉、麻、丝绸和皮革;人类摄入的必要的营养物质中，除了水和盐等无机物之外，基本也都是有机物;木材是古代建筑的主要材质，它在现代家居中依然有着重要的用途;至于行，我们平时乘坐的汽车、火车，它们所用的燃料，无论是煤、石油还是天然气，都是碳的化合物。此外，我们日常生活中常接触到的塑料、橡胶等材质也都属于有机聚合物。总而言之，碳是元素周期表中与人类关系最密切的元素之一。

第一部分：勤俭节约是美德

你玩过打水漂吗？我们一般打水漂会用小石子，碳兄就不一样了，他竟然想试试用自己的法宝——钻石和石墨来打水漂。不过，最终他选择用来打水漂的是……（见右图）

科普小贴士：石墨和金刚石（钻石是经过雕琢的金刚石）是碳单质的两种同素异形体。

嗯，毕竟钻石有点贵，不能太浪费……

第二部分：钻石并不“恒久远”

人们常说“真金不怕火炼”，那么钻石呢？（见左图）

科普小贴士：钻石是碳单质，在高温有氧的条件下可以燃烧生成二氧化碳;水晶的主要成分是二氧化硅，无法燃烧。二氧化碳为无色气体，是空气中常见的成分。它是人体代谢反应后产生的气体，也是植物进行光合作用的必要成分。地球生态以二氧化碳作为纽带完成循环过程。二氧化碳在日常生活中应用普遍，啤酒、碳酸饮料中释放的气泡就是它。此外，固态的二氧化碳称为干冰，在室温下可直接汽化生成二氧化碳气体，这一过程会吸收大量热量，因此可以用于人工降雨、食品冷冻等，还可以为舞台提供云雾效果。

问：既然石墨和金刚石都是由碳组成的，而钻石是由金刚石雕琢而成的，那么，可以用铅笔芯里的石墨来制造钻石吗？

答：铅笔芯是由石墨和黏土按一定比例混合而成的，钻石是经过雕琢的金刚石，理论上是可以用铅笔芯制造钻石的。不过首先要对铅笔芯进行除杂，得到纯净的石墨，然后模仿鉆石在自然界中形成的环境，在高温高压下，石墨中的碳原子会重新排列，最后形成人造钻石。但是反应条件很难达到，因为需要极高的温度和压强，合成成本比购买天然钻石更高，而且体积也相对较小。