碳是一一种很常见的元素，广泛地存在于地壳与大气中。碳在人类生活中有很大的作用，人类生产生活处处离不开它。

钻石恒久远

金刚石是自然界中最坚硬的物质，它的硬度是刚玉的4倍，石英的8倍。

金刚石为什么会有如此大的硬度呢？

早在公元1世纪的文献中就有了关于金刚石的记载，然而，在其后的1600多年中，人们始终不知道金刚石的成分是什么。直到18世纪后半叶，科学家才搞清楚了构成金刚石的“材料”。

18世纪的70-90年代，法国化学家拉瓦锡(1743-1794)等人进行的在氧气中燃烧金刚石的实验，结果发现得到的是二氧化碳气体，即一种由氧和碳结合在一起的物质。这里的碳就来源于金刚石。终于，这些实验证明了组成金刚石的材料是碳。

知道了金刚石的成分是碳，仍然不能解释金刚石为什么有那么大的硬度。例如，制造铅笔芯的材料是石墨，成分也是碳，然而石墨却是-种比人的指甲还要软的矿物。

金刚石和石墨这两种矿物为什么会如此不同？

这个问题，是在1913年才由英国的物理学家威廉布拉格(1862-1942)和他的儿子做出了回答。布拉格父子用X射线观察金刚石，研究金刚石晶体内原子的排列方式。他们发现，在金刚石晶体内部，每--个碳原子都与周围的4个碳原子紧密结合，形成一种致密的三维结构。这是--种在其他矿物中都未曾见到过的特殊结构。而且，这种致密的结构，使得金刚石的密度为3.5g/cm,大约是石墨密度的1.5倍。正是这种致密的结构，使得金刚石具有最大的硬度。换句话说，金刚石是碳原子被挤压而形成的一种矿物。

人造金刚石

金刚石是自然界中最坚硬的物质，因此也就具有了许多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模。还被作为很多精密仪器的部件。

金刚石还具有超硬、耐磨、热敏、传热导、半导体及透远等优异的物理性能，素有“硬度之王”和宝石之王的美称，金刚石的结晶体的角度是54448”。20世纪50年代，美国以石墨为原料，在高温高压下成功制造出人造金刚石。现在人造金刚石已经广泛用于生产和生活中，虽然造出大颗粒的金刚石还很困难(所以大颗粒的天然金刚石仍然价值连城)，但是人们已经可以制成金刚石的薄膜。

石墨是一种深灰色有金属光泽而不透明的细鳞片状固体。质软，有滑膩感，具有优良的导电性能。石墨中碳原子以平面层状结构键合在一起，层与层之间合比较脆弱，因此层与层之间容易滑动而分开。主要作用：制作铅笔，电极，电车缆线等。

富勒烯是于1985年发现的继金刚石、石墨和线性碳之后碳元素的第四种晶体形态。富勒烯是一种新发现的工业材料，它的硬度比钻石还硬，轫度(延展性)比钢

强100倍，它能导电，导电性比铜强，重量只有铜的1/6。

其中柱状或管状的分子又叫作碳纳米管或巴基管。C60分子具有芳香性，溶于苯呈酱红色。可用电阻加热石墨棒或电弧法使石墨蒸发等方法制得。C60有润滑性，可能成为超级润滑剂。金属掺杂的C60有超导性，是有发展前途的超导材料。C60还可能在半导体、催化剂、蓄电池材料和药物等许多领域得到应用。