煤是晶体吗

煤，石墨，金刚石的区别有四种。

1、结构不同：石墨是原子晶体、金属晶体和分子晶体之间的一种过渡型晶体。而金刚石结构分为等轴晶系四面六面体立方体与六方晶系钻石，在钻石晶体中，碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的三维骨架，是典型的原子晶体。

2、色态硬度不同：石墨是呈深灰色、有金属光泽、细鳞片状固体，是最软的矿物质之一。而金刚石是无色透明、正八面体形状的固体，是天然最硬的物质。

3、密度熔点不同：石墨的密度约为2.09–2.23g/cm?，其熔点为3652℃。而金刚石的密度大约是石墨的1.5倍左右，约为3.5-3.53g/cm?，其熔点为3550℃。

4、用途不同：石墨用于粉末冶金和金属铸造成膜材料，将石墨粉加入到钢水中可以增加钢的碳含量，使高碳钢具有许多优异性能。而金刚石多用于地质钻头和石油钻头金刚石、拉丝模用金刚石、磨料用金刚石等。

煤和炭都可以用作燃料，大部分的煤燃烧时有烟雾，也可能还会有一些气味。炭燃烧时一般不会有太多烟雾，也还会少一些气味。

炭的空隙结构使炭具有很好的吸附性，故炭常被用作吸附材料，用于吸附水分、气味等。

碳,原子序数6,原子量12.011。元素名来源拉丁文，愿意是“炭”。碳是自然界中分布很广的元素之一，在地壳中的含量约0.027%。碳的存在形式是多种多样的，有晶态单质碳如金刚石、石墨；有无定形碳如煤；有复杂的有机化合物如动植物等；碳酸盐如大理石等。

单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同，各有各的外观、密度、熔点等。

常温下单质碳的化学性质比较稳定，不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂；不同高温下与氧反应，生成二氧化碳或一氧化碳；在卤素中只有氟能与单质碳直接反应；在加热下，单质碳较易被酸氧化；在高温下，碳还能与许多金属反应，生成金属碳化物。

煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地质时期中，以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产煤最多，是重要的成煤时代。煤的含碳量一般为46～97%，呈褐色至黑色，具有暗淡至金属光泽。根据煤化程度的不同，煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类。

quote]煤是一种可用资源，是还未开采或刚刚开采出来的。 炭是已经烧过，但还可用的。其实也就是煤，所以叫煤炭。

"碳"与"炭"这两个词,在有关食品和药品的文

章中经常出现,如碳水化合物,活性炭等."碳"与"炭"

有时混用,意思表达不清,有时导致误解.本文就两者

的关系和区别作一简介.

"碳"是化学元素C的中文名称,左旁"石"字表

明碳是一种非金属元素,碳代表原子序数为6的一类原

子.由碳元素组成的单质有非晶态碳,石墨,金刚石等

同素异形体而由碳元素组成的化合物则为数极多,最

简单的如一氧化碳,二氧化碳等无机化合物,而有机化

合物则都含碳元素.所以,"碳"是一个与化学的"元

素"密切相关的概念,是20世纪初西方近代化学传入

我国创造出来并流行的.

"炭"是概括的工业性名词,我国用炭这个字已有

两千多年的历史,如木炭,煤炭和焦炭等.炭是化学成

分不纯,随着原料及制备工艺和条件不同而形成的无恒

定组成及性质的含碳物质.木炭随所用木料及烧制工艺

和条件的不同,其化学组成和性质也不同.煤炭有不同

种类,其成分及性质也有所不同.焦炭由于配煤及工艺

的不同,所含杂质和性质也经常变化.

与化学元素有关的名词均用"碳".例如:碳水化

合物,碳酸ffF酶,碳源,碳酸盐,碳化,渗碳,脱碳,

碳素钢,碳链,碳环,碳化物,二十碳酸,二十碳五烯

酸等."炭"则都是物质的名称,而所指的物质是混合

物.除上述木炭等外,还可举出骨炭,血炭,动物炭,

木质炭,活性炭,炭黑,炭砖,炭精电极,炭精棒等.

以上虽然就"碳"和"炭"两个词的关系和区别进

行了基本说明,但事物是复杂的,有时在区分上可能存

在不同的认识.在此情况下,就宜以全国科学技术名词

审定委员会公布的名词为准. （二）煤炭和焦炭的区别煤炭是煤，以及煤的深加工产品。

焦炭是木头加工过的产品，不一样的。

煤炭

煤炭是怎样形成的

煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。虽然它的重要位置已被石油所代替，但在今后相当长的一段时间内，由于石油的日渐枯竭，必然走向衰败，而煤炭因为储量巨大，加之科学技术的飞速发展，煤炭汽化等新技术日趋成熟，并得到广泛应用，煤炭必将成为人类生产生活中的无法替代的能源之一。

煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质，由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可然化石，这就是煤炭的形成过程。

一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。地壳下降的速度快，植物遗骸堆积得厚，这座煤矿的煤层就厚，反之，地壳下降的速度缓慢，植物遗骸堆积的薄，这座煤矿的煤层就薄。又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂，有一些煤层埋到地下更深的地方，有的又被排挤到地表，甚至露出地面，比较容易被人们发现。还有一些煤层相对比较薄，而且面积也不大，所以没有开采价值，有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。

煤炭是这样形成的吗？有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。一座大的煤矿，煤层很厚，煤质很优，但总的来说它的面积并不算很大。如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然椎积而成的，它的面积应当是很大的。因为在远古时期地球上到处都是森林和草原，因此，地下也应当到处有储存煤炭的痕迹；煤层也不一定很厚，因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质，又会被植物吸收，如此反复，最终被埋入地下时也不会那么集中，土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。

但是，无可否认的事实和依据，煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的，这是颠簸不破的真理，只要仔细观察一下煤块，就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹；如果把煤切成薄片放到显微镜下观察，就能发现非常清楚的植物组织和构造，而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西，有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。值得探讨的是它为何形成得如此集中，而且又是那么如此的优质呢？

记得上小学的时候，我家住在离城不远的乡村，每当盛夏雨季来临时，一场暴雨过后，村子中央就会出现一条湍急的“小溪流”，我们许多小朋友就会跑到那里面去嬉戏，那小溪流也会因暴雨停止时间的延长，而变得越来越小，最后干涸。但在没有断流之前你会发现，很多水流处却被冲下来的木棍儿、杂草等漂浮物堵塞，形成一个个小的水坎儿。为了能让水流通畅，我们不时地把那些小水坎扒开，有的时候也会借此筑起一道小溪上的“堤坝”。既便是现在居住在城里，一场暴雨过后，街道上很多地方也会出现各种各样的漂浮物截住了水流，堵塞了下水道口，而且很多漂浮物又被集中地滞留在一个地方的现象。

小巫见大巫，由此我们便可以推断出煤炭的形成可能与洪水有直接关系。如果没有洪水那样强大的力量和搬运的功能，煤炭的形成绝对不会那么集中，也不会那么优质。

我们可以设想一下，在千百万年前的地质历史期间，由于气候条件非常适宜，地面上生长着繁茂高大的植物，在海滨和内陆沼泽地带，也生长着大量的植物，那时的雨量又是相当的充沛，当百年一遇的洪水或海啸等自然灾害降临时，就会淹没了草原、淹没了大片森林，那里的大小植物就会被连根拨起，漂浮在水面上，植物根须上的泥土也会随之被冲刷得干干净净，这些带着须根和枝杈的大小树木及草类植物也会相互攀缠在一起，顺流漂浮而下，一旦被冲到浅滩、湾叉就会搁浅，它们就会在那里安家落户，并且象筛子一样把所有的漂浮物筛选在那里，很快这里就会形成一道屏障，并且这个地方还会是下次洪水堆积植物残骸（也会有许多动物的残骸）的地方。当洪水消退后，这里就会形成一道逶迤的堆积植物残骸的丘岭，再经过长期的地质变化，这座植物残骸的丘岭就会逐渐地埋入地下，最后演变成今天的煤矿。

那么也许有人会问，1998年中国遭受的一场罕见的水灾，为何没有出现这样的情况呢？我认为，那是因为中国目前的森林覆盖率很低，而且有森林的地方多在高海拔地区，在平原到处是粮田，几乎到了没有什么森林可淹的境地，只不过是淹没了一些农田的防护林，并且农田防护林的树木很稀少，而且树木的根须又十分的发达，抓地抓得十分牢固，短时间的浸泡、冲击不会造成多大危害。而森林中的树木就不同了，很多树木都挤在一起生活，它们为了吸食太阳的能量，拼命地往上长，根须并不发达，一旦一处树木被洪水连根拨起，就会连带成片的树木被洪水毁掉，就如同放木排一样，顺流漂浮而下，势不可挡，最后全部堆积在一个地方。

另外，由于人类对大自然认识的增强，抵御突发性自然灾害的能力不断提高，兴修水利，筑起坚固的堤坝，加固江堤、河堤，大大地减缓了凶猛洪水的冲击力，泛滥的现象少了，甚至乖乖地听从人类的召唤，并把凶猛的洪水变成了电能、动能、热能，造福于人类，服务于人类社会。

不仅洪水有搬运动植物这样的能力，而且潮汐、台风、海啸也具备这样的能力。由于地震、火山喷发等因素引起的海啸，可以使海浪掀起三、四十米还高，并且在顷刻之间把一个岛屿上的动植物扫荡一空；把海岸线附近的一切生物全部洗劫。

再者，地球表面上的物质不可能永久的一成不变地等待着地球进行沉降运动的，而且地球表面上的物质是在不断地循环流动着的。因此，“水灾说”是使煤炭形成得如此集中、优质，还是有一定的道理的，是有说服力的，也是能够令人信服的。

地球表面上的物质不可能永久的一成不变地等待着地球进行沉降运动的，而且地球表面上的物质是在不断地循环流动着的。因此，“水灾说”是使煤炭形成得如此集中、优质，还是有一定的道理的，是有说服力的，也是能够令人信服的。

煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的，这是颠簸不破的真理，只要仔细观察一下煤块，就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹；如果把煤切成薄片放到显微镜下观察，就能发现非常清楚的植物组织和构造，而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西，有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。值得探讨的是它为何形成得如此集中，而且又是那么如此的优质呢？

由于古代的在植物大量沉积,被深深的埋在地层下,受到高压和高温,经过几亿年的时间,变成煤炭

煤矿和其它矿一样，是层状的，且不是到处都有，如果是地表植物积聚而成，则不会那么集中，应该到处都有，所以我认为，书上所说的不对。碳元素是地球故有的，地表的碳大部分以化合物形式存在，地心的碳以单质形式存在，地心的碳向地表喷出时，一部分为钻石，一部分为石墨，大部分为煤（不同条件下形成不同的物质），和其它大部分矿的成因一样。

植物当被压在地下，在长时间的缺氧高压的条件下便会形成煤。

石炭纪地球植物大繁盛，为煤的形成形成的强大的物质基础，后来的造山运动为煤的形成提供了外部条件。经过常年累月，便有了煤。

------------------------------------------------------焦炭

一种固体燃料，质硬，多孔，发热量高。用煤高温干馏而成。多用于炼铁。

C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，因此又名足球烯。

C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形。其相对分子质量约为720。

处于顶点的碳原子与相邻顶点的碳原子各用sp杂化轨道重叠形成σ键，每个碳原子的三个σ键分别为一个五边形的边和两个六边形的边。碳原子的三个σ键不是共平面的，键角约为108°或120°，因此整个分子为球状。每个碳原子用剩下的一个p轨道互相重叠形成一个含60个π电子的闭壳层电子结构，因此在近似球形的笼内和笼外都围绕着π电子云。分子轨道计算表明，足球烯具有较大的离域能。近年来，科学家们发现，除金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式存在的碳。其中发现较早并已在研究中取得重要进展的是C60分子。

C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，因此又名足球烯。

C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形。其相对分子质量约为720。

处于顶点的碳原子与相邻顶点的碳原子各用sp杂化轨道重叠形成σ键，每个碳原子的三个σ键分别为一个五边形的边和两个六边形的边。碳原子的三个σ键不是共平面的，键角约为108°或120°，因此整个分子为球状。每个碳原子用剩下的一个p轨道互相重叠形成一个含60个π电子的闭壳层电子结构，因此在近似球形的笼内和笼外都围绕着π电子云。分子轨道计算表明，足球烯具有较大的离域能。

从物质组成上来看：煤炭是混合物。石墨是纯净物。

石墨能导电，而煤炭不导电。

物理性质：黑色，有光泽，密度相近。石墨软，能用来制作电机的炭刷和铅笔芯；煤炭的硬度比石墨高。

化学性质：都能燃烧。其主要反应为碳的燃烧反应。当氧气充足时生成二氧化碳，氧气不足时生成 一氧化碳。

1.金刚石 谁都知道石油是当今世界上重要的 能源之一，可是要从深深的地下得到宝贵的石油，就离不开坚硬的钻头，它是石油钻井的“先锋”,它能穿过坚硬的岩石，深入到数千米的地下。这个充当钻井“先锋”角色的，正是晶体世界中的一位“精英”——金刚石，它那比磐石还坚硬的性格，实在是做钻头的理想材料，因此，人们也常叫它金刚石或钻石。

金刚石的硬度很大，导热性很好，但是它不导电。

金刚石如此坚硬耐磨，而且美丽动人，其原因在哪里呢？还是让我们深入到金刚石的内部，去探讨一下它的微观结构吧！金刚石的微观世界

正因为金刚石中碳原子之间键（原子间的一种相互作用）的紧密相连，所以它才有其坚硬耐磨的性质。它可以用来切割玻璃和大理石，天然产的金刚石极为稀少且名贵，常加工为光彩夺目的钻石，人工合成的金刚石粒度较小，通常用作磨料、钻头、载割玻璃的玻璃刀等。

2.石墨金刚石有个"孪生兄弟"叫石墨。相比起金刚石的坚硬耐磨，石墨的质地却很很软。既然金刚石的硬度和石墨二者的性质有如此大的差异，为什么把它俩称为"孪生兄弟"呢?化学家告诉大家：金刚石和石墨的化学成分是完全相同的,只是它们的晶体结构不相同。刚才我们已经看过了金刚石的结构,上图就是石墨的结构。比起金刚石有很大的差别吧？石墨晶体呈片状，显深灰色，不透明且有金属光泽。导电性能良好，耐高温，导热性也很好。石墨质软。它可以用来制作电刷、电极，干电池中的碳棒，制造冶炼金属用的石墨坩埚和砖等，石墨粉可作高温条件下运转的机器的润滑剂，可制作铅笔芯。可见,晶体世界中这一对"孪生兄弟"都有自己的一技之长,又各有它们的用武之地.

3. 无定形碳（Amorphous carbon）

碳单质的存在形式，除了金刚石和石墨外，还有无定形碳。

无定形碳有很多品种，如碳黑、木炭、活性炭、焦碳等等。

碳黑可用于制造油墨、油漆、墨汁等；木炭可作燃料或还原剂，用于冶炼金属；活性炭可作电冰箱的除臭剂、净水过滤器、防毒面具的滤毒罐、脱色剂等。它还有吸附能力，把气体或溶液中的有色物质附在表面上，因而使其脱色。焦碳可用作燃料和炼铁的还原剂。

二。煤的形成

煤是古代植物遗体的堆积层埋在地下后，经过长时期的地质作用而形成的。据研究，几乎所有的植物遗体，只要具备了成煤的条件，都可以转化成煤。不过，低等植物遗体所形成的煤，分布范围小，厚度薄，很少被人利用。那些分布广、规模大、利用广泛的煤，都是高等植物的遗体（主要是古代的蕨类、松柏类以及一些被子植物的遗体）形成的。

在地球的历史上，最有利于成煤的地质年代主要是晚古生代的石炭纪、二叠纪，中生代的侏罗纪以及新生代的第三纪。这是因为，在这几个时期内，地球上的气候非常温暖潮湿，地球表面到处长满了高大的绿色植物，尤其在湖沼、盆地等低洼地带和有水的环境里，封印木、鳞木等古代蕨类植物生长得特别茂盛。

当时，高大的树木倒下以后，就会被水淹没了，这就造成了倒木和氧隔绝的情况。在缺氧的环境里，植物体不会很快地分解、腐烂。随着倒木数量的不断增加，最终形成了植物遗体的堆积层。这些古代植物遗体的堆积层在微生物的作用下，不断地被分解，又不断地化合，渐渐形成了泥炭层，这是煤的形成的第一步。

由于地壳的运动，泥炭层下沉了。泥炭层被泥沙、岩石等沉积物覆盖起来。这时，泥炭层一方面受到上面的泥沙、岩石等的沉重压力，另一方面，也是更重要的方面，泥炭层又受到地热的作用。在这样的条件下，泥炭层开始进一步发生变化：先是脱水，被压紧，从而比重加大，而且石炭的含量逐渐增加，氧的含量逐渐减少，腐殖酸的含量逐渐降低。完成这几个过程以后，泥炭就变成了褐煤。

褐煤如果继续不断地受到增高的温度和压力的作用，就会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化，褐煤就逐渐变成了烟煤或无烟煤了。

开滦、阳泉等煤田，是在古生代的石炭纪至二叠纪时期形成的，这个时期的成煤植物是古代的蕨类植物。大同的武宁煤田，是在中生代的侏罗纪形成的，这个时期的成煤植物有古代的苏铁、松柏类、银杏类等裸子植物。抚顺和云南的小龙潭煤田，是在新生代的第三纪形成的，这个时期的成煤植物是古代裸子植物中的松柏类和原始的被子植物。

三。中国煤层的储量和主要生产地

我国煤的储藏量达6000亿吨,我国煤的储藏量居世界第三位,但人均储藏量约462吨,远远小于世界平均水平

中国煤炭资源北多南少，西多东少，煤炭资源的分布与消费区分布极不协调。从各大行政区内部看，煤炭资源分布也不平衡，如华东地区的煤炭资源储量的87％集中在安徽、山东，而工业主要在以上海为中心的长江三角洲地区；中南地区煤炭资源 的72％集中在河南，而工业主要在武汉和珠江三角洲地区；西南煤炭资源的67％集中在贵州，而工业主要在四川；东北地区相对好一些，但也有52％的煤炭资源集中在北部黑龙江，而工业集中在辽宁。

各地区煤炭品种和质量变化较大，分布也不理想。中国炼焦煤在地区上分布不平衡，四种主要炼焦煤种中，瘦煤、焦煤、肥煤有一半左右集中在山西，而拥有大型钢铁企业的华东、中南、东北地区，炼焦煤很少。在东北地区，钢铁工业在辽宁，炼焦煤大多在黑龙江；西南地区，钢铁工业在四川，而炼焦煤主要集中在贵州。

中国在地质历史上的成煤期共有14个，其中有4个最主要的成煤期，即广泛分布在华北一带的晚炭纪——早二叠纪，广泛分布在南方各省的晚二叠纪，分布在华北北部、东北南部和西北地区的早中侏罗纪以及分布在东北地区、内蒙东部的晚侏罗纪—早白垩纪等四个时期。它们所赋存的煤炭资源量分别占中国煤炭资源总量的26％、5％、60％和7％，合计占总资源量的98％。上述四个最主要的成煤期中，晚二叠纪主要在中国南方形成了有工业价值的煤炭资源，其他三个成煤期分别在中国华北、西北和东北地区形成极为丰富的煤炭资源。

中国煤炭资源分布面广，除上海市外，全国30个省、市、自治区都有不同数量的煤炭资源。在全国2100多个县中，1200多个有预测储量，已有煤矿进行开采的县就有1100多个，占60％左右。从煤炭资源的分布区域看，华北地区最多，占全国保有储量 的49．25％，其次为西北地区，占全国的30．39％，依次为西南 地区，占8．64％，华东地区，占5．7％，中南地区，占3．06％， 东北地区，占2．97％。按省、市、自治区计算，山西、内蒙、陕西、新疆、贵州和宁夏6省区最多，这6省的保有储量约占全国的81．6％。

1、释义不同

炭，是一种多孔性物质，表面积很大。煤是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩，这样的沉积岩通常是发生在被称为煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中。煤主要是由碳构成，连同由不同数量的其它元素构成，主要是氢，硫，氧和氮。

2、用途不同

炭的用途包括：

（1）饮食卫生生态环保。电饭煲做饭时，置入几片竹炭，即可吸附稻米和水中有害化学残留物以及异味杂质，使米饭纯净无污染，增加营养；泡茶或喝水时，杯中置入2－3片竹炭，净化水质。

（2）居家设备生态环保。竹炭或竹炭碎粒制成的袋炭，置入冰箱，能消除冰箱串味，有利于食品保鲜；置入衣橱，能吸潮吸味，防止毛料等贵重衣物霉变、虫蛀。

（3）居室空气净化生态环保。居室内置放竹炭或竹炭制品，可吸附由于装修带来的甲醛、苯、乙烯、氨、氡、氯、硫等有害气体。

煤的用途包括：

（1）煤做为燃料。煤用于炼焦，可以产生煤焦油及氨水。

（2）煤气化可用于产生合成气，这是一种一氧化碳和氢气气体的混合物。通常合成气被用于燃烧于燃气轮机产生电力，但是，通过费托合成工艺，合成气的通用性也允许它被转换成运输燃料如汽油和柴油。

（3）煤液化被用来从煤生产液体合成燃料: 甲烷，和石油化工产品。煤液化分为直接液化和间接液化两种。直接液化意味着碳化和氢化。间接液化就是先把煤进行气化，生成水煤气，再合成乙烷、乙醇等燃料，也可以进一步合成燃油。

扩展资料：

炭的分类

1、木炭：物质的表面积越大，它吸附其他物质的分子也就越多，吸附作用也就越强烈用。

2、焦炭：烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。

3、活性炭：是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、竹炭、各种果壳和优质煤等作为原料。

4、 炭黑：一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10-3000m2/g，是有机物（天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。

煤的分类

根据其碳化程度不同分类，可以依次分为泥炭、褐煤（棕褐煤、黑赫煤）、烟煤（生煤）、无烟煤、亚煤(褐煤的一种，是日本的特有分类）。无烟煤碳化程度最高，泥炭碳化程度最低。

参考资料来源：百度百科-煤

百度百科0炭

金刚石晶莹美丽，光彩夺目，是自然界最硬的矿石。在所有物质中，它的硬度最大。测定物质硬度的刻画法规定，以金刚石的硬度为10来度量其它物质的硬度。例如Cr的硬度为9、Fe为4.5、Pb为1.5、钠为0.4等。在所有单质中，它的熔点最高，达3823K。

金刚石晶体属立方晶系，是典型的原子晶体，每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键，构成正四面体。这是金刚石的面心立方晶胞的结构。

由于金刚石晶体中C—C键很强，所有价电子都参与了共价键的形成，晶体中没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点高，而且不导电。

室温下，金刚石对所有的化学试剂都显惰性，但在空气中加热到1100K左右时能燃烧成CO2。

金刚石俗称钻石，除用作装饰品外，主要用于制造钻探用的钻头和磨削工具，是重要的现代工业原料，价格十分昂贵。

石墨

石墨乌黑柔软，是世界上最软的矿石。石墨的密度比金刚石小，熔点比金刚石仅低50K，为3773K。

在石墨晶体中，碳原子以sp2杂化轨道和邻近的三个碳原子形成共价单键，构成六角平面的网状结构，这些网状结构又连成片层结构。层中每个碳原子均剩余一个未参加sp2杂化的p轨道，其中有一个未成对的p电子，同一层中这种碳原子中的m电子形成一个m中心m电子的大∏键(键)。这些离域电子可以在整个儿碳原子平面层中活动，所以石墨具有层向的良好导电导热性质。

石墨的层与层之间是以分子间力结合起来的，因此石墨容易沿着与层平行的方向滑动、裂开。石墨质软具有润滑性。

由于石墨层中有自由的电子存在，石墨的化学性质比金刚石稍显活泼。

由于石墨能导电，有具有化学惰性，耐高温，易于成型和机械加工，所以石墨被大量用来制作电极、高温热电偶、坩埚、电刷、润滑剂和铅笔芯。

碳六十

20世纪80年代中期，人们发现了碳元素的第三种同素异形体——C60。

碳六十的发现和结构特点

1996年10月7日，瑞典皇家科学院决定把1996年诺贝尔化学奖授予Robert FCurl，Jr(美国)、Harold WKroto(英国)和Richard ESmalley(美国)，以表彰他们发现C60。

1995年9月初，在美国得克萨斯州Rice大学的Smalley实验室里，Kroto等为了模拟N型红巨星附近大气中的碳原子簇的形成过程，进行了石墨的激光气化实验。他们从所得的质谱图中发现存在一系列由偶数个碳原子所形成的分子，其中有一个比其它峰强度大20~25倍的峰，此峰的质量数对应于由60个碳原子所形成的分子。

C60分子是以什么样的结构而能稳定呢？层状的石墨和四面体结构的金刚石是碳的两种稳定存在形式，当60个碳原子以它们中的任何一种形式排列时，都会存在许多悬键，就会非常活泼，就不会显示出如此稳定的质谱信号。这就说明C60分子具有与石墨和金刚石完全不同的结构。由于受到建筑学家Buckminster Fuller用五边形和六边形构成的拱形圆顶建筑的启发，Kroto等认为C60是由60个碳原子组成的球形32面体，即由12个五边形和20个六边形组成，只有这样C60分子才不存在悬键。

在C60分子中，每个碳原子以sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子相连，剩余的未参加杂化的一个p轨道在C60球壳的外围和内腔形成球面大∏键，从而具有芳香性。为了纪念Fuller，他们提出用Buckminsterfullerene来命名C60，后来又将包括C60在内的所有含偶数个碳所形成的分子通称为Fuller，中译名为富勒烯。

碳六十的制备

用纯石墨作电极，在氦气氛中放电，电弧中产生的烟炱沉积在水冷反应器的内壁上，这种烟炱中存在着C60、C70等碳原子簇的混合物。

用萃取法从烟炱中分离提纯富勒烯，将烟炱放入索氏(Soxhlet)提取器中，用甲苯或苯提取，提取液中的主要成分是C60和C70，以及少量C84和C78。再用液相色谱分离法对提取液进行分离，就能得到纯净的C60溶液。C60溶液是紫红色的，蒸发掉溶剂就能得到深红色的C60微晶。

碳六十的用途

从C60被发现的短短的十多年以来，富勒烯已经广泛地影响到物理学、化学、材料学、电子学、生物学、医药学各个领域，极大地丰富和提高了科学理论，同时也显示出有巨大的潜在应用前景。

据报道，对C60分子进行掺杂，使C60分子在其笼内或笼外俘获其它原子或集团，形成类C60的衍生物。例如C60F60，就是对C60分子充分氟化，给C60球面加上氟原子，把C60球壳中的所有电子“锁住”，使它们不与其它分子结合，因此C60F60表现出不容易粘在其它物质上，其润滑性比C60要好，可做超级耐高温的润滑剂，被视为“分子滚珠”。再如，把K、Cs、Tl等金属原子掺进C60分子的笼内，就能使其具有超导性能。用这种材料制成的电机，只要很少电量就能使转子不停地转动。再有C60H60这些相对分子质量很大地碳氢化合物热值极高，可做火箭的燃料。等等。