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碳

       碳是生命的最重要的元素。當然，還有許多其他元素，如果缺了它們，生命也無法存在。但從DNA的螺旋骨架到甾體的復雜纏結的環(huán)以及蛋白質的飄帶狀結構，碳就是這樣一個具有能將這一切都連接在一起的獨一無二特性的元素。術語“有機化合物”專指含有碳的化合物。

       碳并不滿足于成為地球上一切生命的基礎，它還形成了金剛石這一最堅硬的已知物質（至少到目前為止是這樣，而挑戰(zhàn)已在第5號元素硼那一部分加以討論）。但與公眾的信念相反，金剛石并非特別稀有，也非出奇美麗，更不是永恒久遠，以上三者都是DeBeers鉆石公司虛構的神話。如果不是DeBeers公司的壟斷控制，金剛石的價格將只是現(xiàn)行價格的1／10。立方型的氧化鋯或結晶的碳化硅（俗名金剛砂）和金剛石一樣美麗。而在足夠高的溫度下，金剛石會被燃燒殆盡，除了二氧化碳以外什么也不會剩下。

       如果是在25年前書寫這些文字，我很可能就是在用碳來書寫了。鉛筆里的“鉛”實際上是石墨——碳的另一種形態(tài)，并且自16世紀在英國大湖區(qū)的博羅代爾大礦區(qū)中發(fā)現(xiàn)了第一個純石墨礦后就一直如此。

       碳原子喜歡形成片狀的形態(tài)，就像一個每一個角都被一個碳原子占據(jù)的蜂巢；將這些平面堆疊起來就得到了石墨。而將這些平面拼攏成一個球，你就得到了一個“巴基球”，這是用發(fā)明網(wǎng)格狀球頂?shù)陌涂嗣魉固?富勒（Buckminster Fuller（1895－1983），美國工程師、建筑師、設計師和發(fā)明家。）的名字命名的。將這些平面卷成管狀，就有了科學所知的最堅硬的材料——碳納米管。

       現(xiàn)在碳成了政治論戰(zhàn)的焦點，集中在如下事實：我們的文明向大氣中排放二氧化碳的速度是恐龍那個時代的10萬倍。有趣的是，氮的情況則剛好相反。

氮

       現(xiàn)代文明在將二氧化碳排放到大氣中的同時，也從大氣中提取出氮并把它吃下去。

       空氣中的氮氣（N2）是惰性的，并且?guī)缀鯖]什么用處。但當它被轉化為更具反應活性的形式如氨（NH3）時，它就成了一種至關重要的肥料。只有幾種植物，例如豆類，能夠通過居住在其根中的微生物的幫助，從空氣中直接抽取它們所需要的氮。由于這個原因，在廉價的氮肥出現(xiàn)之前，不能“固定”氮的玉米要與豆或苜蓿輪種，豆類或苜蓿會在土壤中留下比開始時更多的氮。

       就在第一次世界大戰(zhàn)前，弗里茨·哈伯（Fritz Haber（1868-1934)，德國化學家。）發(fā)明了將空氣中的氮轉化為氨的實用的生產(chǎn)流程，這是人類歷史上最重要的發(fā)明之一?，F(xiàn)在，氨肥為1／3的世界人口提供了食物（另外2／3的食物主要由磷肥提供）。然而，他在氯（17）方面的工作就不是那么仁慈了，這在介紹元素氯的文章中我們將會看到。

       由于植物在生長過程中從空氣中吸收二氧化碳，施用氮肥對于緩解地球的溫室效應至少有一點兒幫助。

       液氮是廉價易得的低溫冷卻液。液氮的沸點低至－196℃，它足夠冷凍幾乎所有的東西。它被用于保存生物樣本，將花兒冷凍、碎裂來取悅兒童，并且偶爾用來制作冰淇淋。

       我們的四周有許多氮，大氣中超過78％的成分是氮。另外22％是什么？大部分是我們賴以呼吸的氧。