碳的存在方法是多種多樣的，有晶態(tài)單質(zhì)碳如金剛石、石墨，因此說金剛石和石墨其實是碳的一種，碳具有可燃性，同時穩(wěn)定性：在常溫下碳的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，點燃或高溫的條件下能發(fā)生化學(xué)反響，這個問題重視考慮金剛石和石墨的成分。
    把任何兩種不同的礦藏互相刻劃，兩者中必定會有一種受到損傷。有一種礦藏，能夠劃傷其他全部礦藏，卻沒有一種礦藏能夠劃傷它，這就是金剛石。
    直到18世紀(jì)后半葉，科學(xué)家才搞清楚了構(gòu)成金剛石的“資料”。如前所述，早在公元1世紀(jì)的文獻中就有了關(guān)于金剛石的記載，但是，在這以后的1600多年中，人們始終不知道金剛石的成分是什么。
    直到18世紀(jì)的70至90年代，才有法國化學(xué)家拉瓦錫(1743～1794)等人進行的在氧氣中焚燒金剛石的試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)得到的是二氧化碳?xì)怏w，即一種由氧和碳結(jié)合在一起的物質(zhì)。這里的碳就來源于金剛石。終于，這些試驗證明了組成金剛石的資料是碳。
    知道了金剛石的成分是碳，仍然不能解說金剛石為什么有那樣大的硬度。例如，制造鉛筆芯的資料是石墨，成分也是碳，但是石墨卻是一種比人的指甲還要軟的礦藏。金剛石和石墨這兩種礦藏為什么會如此不同？
    這個問題，是在1913年才由英國的物理學(xué)家威廉·布拉格和他的兒子做出答復(fù)。布拉格父子用X射線調(diào)查金剛石，研討金剛石晶體內(nèi)原子的排列方法。他們發(fā)現(xiàn)，在金剛石晶體內(nèi)部，每一個碳原子都與周圍的4個碳原子緊密結(jié)合，構(gòu)成一種細(xì)密的三維結(jié)構(gòu)。這是一種在其他礦藏中都未曾見到過的特別結(jié)構(gòu)。并且，這種細(xì)密的結(jié)構(gòu)，使得金剛石的密度為每立方厘米約3.5克，大約是石墨密度的1.5倍。正是這種細(xì)密的結(jié)構(gòu)，使得金剛石具有最大的硬度。換句話說，金剛石是碳原子被揉捏而構(gòu)成的一種礦藏。
    碳是一種很常見的元素，它以多種方法廣泛存在于大氣和地殼之中。碳單質(zhì)很早就被人認(rèn)識和利用，碳的一系列化合物——有機物更是生命的底子。碳是生鐵、熟鐵和鋼的成分之一。碳能在化學(xué)上自我結(jié)合而構(gòu)成很多化合物，在生物上和商業(yè)上是重要的分子。生物體內(nèi)大多數(shù)分子都含有碳元素。
    常溫下單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不溶于水、稀酸、
    稀堿和有機溶劑；高溫下與氧反響焚燒，生成二氧化碳或一氧化碳；在鹵素中只要氟能與單質(zhì)碳直接反響；在加熱下，單質(zhì)碳較易被酸氧化；在高溫下，碳還能與許多金屬反響，生成金屬碳化物。碳具有還原性，在高溫下能夠鍛煉金屬。此外，近年的研討發(fā)現(xiàn)，石墨能夠被氯磺酸溶解，構(gòu)成單層石墨烯的氯磺酸“溶液”。
    石墨是碳質(zhì)元素結(jié)晶礦藏，它的結(jié)晶格架為六邊形層狀結(jié)構(gòu)。每一網(wǎng)層間的間隔為340pm，同一網(wǎng)層中碳原子的間距為142pm;。屬六方晶系，具完好的層狀解理。解理面以分子鍵為主，對分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。