碳制化学品

碳是一种很特殊的元素。钻石是已知的自然界中最硬的物质,实际上它就是由碳元素构成的;煤以及铅笔芯里的石墨也是由碳元素构成的。碳原子的结构特点决定了它很容易与其他物质化合形成化合物。从属于无机物的石灰石到有机物的柴油,目前已知含碳的化合物有100多万种。碳原子的最外层有4个电子,形成化合物时既可以得到新的电子,也可以失去原有的外层电子。这就意味着碳可以与其他任何物质结合生成各种各样的产品,例如油基颜料、降落伞等。

碳的同素异形体有4种:金刚石、石墨、炭黑或木炭,以及一种叫做富勒烯的特殊人造结构形态。石墨还可以被拉长成为碳纤维。

有机化学

碳原子不仅有与其他元素的原子形成化合物的能力,还可以相互结合构成复杂的链状和环状物质。生命存在的基础正是这些复杂的碳链和碳环分子。例如:蛋白质是构成生命的物质基础之一,所有的蛋白质都是碳的化合物。人们之所以在化学学科中建立有机化学这一分支学科,其目的就是为了对繁多的含碳物质加以系统研究。

塑料王国

塑料是一种十分奇妙的材料,小到饮料瓶,大到汽车,它几乎可以被制成任何物品。塑料质地轻盈,易于塑形,塑料制品既可以做得如丝绸一样柔软,也可以做得如钢铁一样坚硬。塑料完全是人造的产物,生产塑料实质上是把碳化物(主要是碳氢化合物)的分子组合成很长的聚合分子链。聚合物中的链多以杂链为主,有的塑料制品中,聚合链彼此间像意大利通心粉一样纠缠在一起,使得塑料制品强度大韧性好。这样的材料很适合制造降落伞,因为降落伞需要足够大的强度来承受人体的重量以及很好的韧性在空中滑行。将聚合物紧密结合在一起制成硬塑料,可以用在窗户框架上。

碳循环

在地球形成之初,大部分的碳原子就已经存在并且在动物、植物和空气之间不断循环,人们称之为碳循环。植物的茎和叶的大部分是由一种叫做纤维素的天然材料构成的。和塑料一样,纤维素也是长链的碳分子聚合物,植物利用太阳光、水和空气中的二氧化碳,通过光合作用合成葡萄糖,再由葡萄糖分子组合形成各种聚合分子链。动物吃掉植物后,植物体内的碳便转移到动物体内并为其所用了。