碳的化合价：多样性与生命不可或缺的元素

碳元素的化合价有-1、-2、-3、-4、0、+1、+2、+3、+4。碳元素位于元素周期表中的第二周期、第ⅣA族，这一族包含氮、磷、砷等元素。碳元素容易与其他元素形成共价键，并且可以形成种类繁多的化合物。在无机物分子中，碳元素的化合价通常为+2和+4价。而在最简单的有机物CH4分子中，碳元素的化合价为-4价。实际上，碳元素与其他元素一样，有多种化合价。在不同种有机物中或在同一种有机物中，碳元素的化合价可能会有所不同。这种多样性使得有机物的种类繁多。

碳对于所有已知的生命系统都是不可或缺的。没有碳，生命不可能存在。除食物和木材以外的碳的主要经济利用是烃（最明显的是石油和天然气）的形式。石化行业通过分馏过程在炼油厂生产其他商品，包括汽油和煤油。碳还能与铁形成合金，最常见的是碳素钢。石墨和黏土混合可以制用于书写和绘画的铅笔芯，石墨还能作为润滑剂和颜料，作为玻璃制造的成型材料等。