学知有道 寻找原因 掌握性质
江苏 张海波
碳元素是组成物质种类最多的元素，它可以形成多种单质和化合物，其中常见的碳单质有金刚石、石墨、和C60等。这些碳单质形态各异，物理性质差别很大，而在化学性质方面，这些碳单质却又表现惊人的一致性。这到底是为什么呢？
一、内部碳原子排列方式不同，影响碳单质的物理特性
金刚石是立体网状结构，石墨是平面网状结构，C60分子是足球状结构。由于这几种碳单质内部碳原子排列方式的不同，导致它们的物理特性差异非常大，凸显了物质的结构决定物质的性质这一核心规律。
二、组成相同，多种碳单质拥有相同的化学性质
金刚石、石墨是由同种元素组成的不同单质，虽然从微观层次看，其内部结构不一样，但是它们都是由碳元素组成的单质，所以具有相同的化学性质。
1．常温下的稳定性
由于碳原子最外层有4个电子，在化学反应中既不容易得电子，也不容易失电子，反而较其他金属或非金属元素表现出更好的稳定性，因此由碳元素所形成的多种碳单质在常温下都有很好的稳定性，不易与其他物质发生化学反应。正是因为碳单质的这一性质，才使得我国古代字画保存至今依然不褪色。
2．可燃性
在点燃的条件下，碳能和氧气发生氧化反应，放出热量，所以可以作燃料。
氧气充足时完全燃烧：C+O2CO2；氧气量不足时不完全燃烧：2C+O2 2CO。
其中一氧化碳是有毒气体，在冬天用煤炉取暖时，一定要预防发生碳的不完全燃烧而导致煤气中毒事故发生。
3．还原性
在高温条件下，碳能将氧化物中氧元素夺走，发生还原反应，体现出极强的还原性。如：C+CuOCu+CO2↑、 C+H2O CO+H2 、C+CO2 2CO。
碳的还原性可用于现代冶金工业，比如工业炼铁等。
总而言之，在碳单质的世界里，我们既要看到它们因内部结构的差异而表现出来的物理特性的不同，同时也要看到，它们作为一家人（都由碳元素组成）而表现出来一致性，在同与不同的转换中理解物质的组成、结构、性质、用途之间的辩证关系，从而能够实现相应知识的理解与掌握。
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