Теорія:

Хімічний елемент
Карбон — хімічний елемент № \(6\). Він розташований у IVА групі Періодичної системи.
 
C6+6)2e)4e.
 
На зовнішньому шарі атома Карбону містяться чотири валентних електрони, і до його завершення не вистачає чотирьох електронів. Тому в сполуках з металами для Карбона характерна ступінь окиснення \(-4\), а при взаємодії з більш електронегативними неметаллами він проявляє позитивні ступені окиснення: \(+2\) або \(+4\).
 
У природі Карбон зустрічається як у вигляді простих речовин, так і у вигляді сполук. У повітрі міститься вуглекислий газ \(CO_2\). У земній корі поширені карбонати(наприклад, \(CaCO_3\) утворює крейду, мармур, вапняк). Горючі копалини (вугілля, торф, нафта, природний газ) складаються з органічних сполук, головним елементом яких є Карбон. 
 
Карбон належить до життєво важливих елементів, оскільки входить до складу молекул усіх органічних речовин.
Прості речовини
Карбон утворює декілька алотропних видозмін, з яких найбільш відомими є алмаз і графіт.

Алмаз має атомну кристалічну ґратку. Кожен атом Карбону в алмазі зв'язаний чотирма міцними ковалентними зв'язками з сусідніми атомами, розташованими у вершинах тетраедра.
 
алмаз.jpg
 
Завдяки такій будові алмаз — найтвердіша з усіх відомих природних речовин. Усі чотири валентних електрони кожного атома Карбону беруть участь в утворенні зв'язків, тому алмаз не проводить електричний струм. Це безбарвна прозора кристалічна речовина, добре заломлює світло.
 
алмаз1.jpg
 
Графіт теж має атомну кристалічну ґратку, але ґратка графіту є шаруватою. Кожен атом Карбону сполучений міцними ковалентними зв'язками з трьома сусідніми атомами. Утворюються плоскі шари з шестикутників, які між собою слабо зв'язані. Один валентний електрон у атома Карбону залишається вільним.
 
графіт.jpg
 
Графіт є темно-сірою речовиною з металічним блиском, жирний на дотик. На відміну від алмазу, графіт непрозорий, проводить електричний струм і залишає сірий слід на папері. Графіт має дуже високу температуру плавлення (\(3700\) °С).
 
графіт2.jpg
 
Алмаз і графіт можуть взаємоперетворюватися. При сильному нагріванні без доступу повітря алмаз чорніє і перетворюється на графіт. Графіт можна перетворити на алмаз при високій температурі і великому тиску.

З найдрібніших частинок графіту складаються сажа, деревне вугілля та кокс. Сажа утворюється при неповному згорянні палива. Деревне вугілля отримують при нагріванні деревини без доступу повітря, а кокс — переробкою кам'яного вугілля.

Деревне вугілля має пористу будову і має здатність поглинати гази і розчинені речовини. Така властивість називається адсорбцією.
  
вугілля.jpg
Хімічні властивості
Алотропні модифікації Карбону в хімічних реакціях можуть проявляти і окисні, і відновні властивості. Окисні властивості Карбону виражені слабше, ніж у інших неметалів другого періоду (Нітрогену, Оксигену і Флуору).
  • Взаємодія з металами.
Вуглець реагує з металами при високій температурі з утворенням карбідів:
 
.
 
У цій реакції вуглець виступає як окисник.
  • Взаємодія з воднем.
Реакція відбувається при сильному нагріванні. Утворюється метан. Вуглець — окисник.
 
.
  • Взаємодія з киснем.
Вуглець горить у кисні з утворенням вуглекислого газу і проявляє в цій реакції відновні властивості:
 
.
  • Взаємодія з оксидами металів.
Вуглець здатний відновлювати метали з їх оксидів:
 
. 
Застосування простих речовин
Алмаз застосовується:
  • для обробки твердих поверхонь;
  • для різання скла;
  • для виготовлення бурів і свердел;
  • для виготовлення ювелірних прикрас.
Графіт використовується:
  • при виготовленні олівців;
  • як тверде мастило в підшипниках;
  • для виготовлення електродів;
  • як сповільнювач нейтронів в ядерних реакторах;
  • для отримання штучних алмазів.
Сажа:
  • входить до складу друкарської фарби, крему для взуття;
  • використовується як наповнювач для виробництва гуми.
Вугілля використовується:
  • в протигазах, промислових і побутових фільтрах;
  • для очищення цукрового сиропу, спирту, тощо;
  • в медицині.
 
Кокс застосовується в металургійній промисловості.