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碳

       碳是生命的最重要的元素。當(dāng)然，還有許多其他元素，如果缺了它們，生命也無(wú)法存在。但從DNA的螺旋骨架到甾體的復(fù)雜纏結(jié)的環(huán)以及蛋白質(zhì)的飄帶狀結(jié)構(gòu)，碳就是這樣一個(gè)具有能將這一切都連接在一起的獨(dú)一無(wú)二特性的元素。術(shù)語(yǔ)“有機(jī)化合物”專(zhuān)指含有碳的化合物。

       碳并不滿(mǎn)足于成為地球上一切生命的基礎(chǔ)，它還形成了金剛石這一最堅(jiān)硬的已知物質(zhì)（至少到目前為止是這樣，而挑戰(zhàn)已在第5號(hào)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(yuǎn)，以上三者都是DeBeers鉆石公司虛構(gòu)的神話(huà)。如果不是DeBeers公司的壟斷控制，金剛石的價(jià)格將只是現(xiàn)行價(jià)格的1／10。立方型的氧化鋯或結(jié)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(huì)被燃燒殆盡，除了二氧化碳以外什么也不會(huì)剩下。

       如果是在25年前書(shū)寫(xiě)這些文字，我很可能就是在用碳來(lái)書(shū)寫(xiě)了。鉛筆里的“鉛”實(shí)際上是石墨——碳的另一種形態(tài)，并且自16世紀(jì)在英國(guó)大湖區(qū)的博羅代爾大礦區(qū)中發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)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(gè)每一個(gè)角都被一個(gè)碳原子占據(jù)的蜂巢；將這些平面堆疊起來(lái)就得到了石墨。而將這些平面拼攏成一個(gè)球，你就得到了一個(gè)“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(guó)工程師、建筑師、設(shè)計(jì)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(xué)所知的最堅(jiān)硬的材料——碳納米管。

       現(xiàn)在碳成了政治論戰(zhàn)的焦點(diǎn)，集中在如下事實(shí)：我們的文明向大氣中排放二氧化碳的速度是恐龍那個(gè)時(shí)代的10萬(wàn)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(shí)，也從大氣中提取出氮并把它吃下去。

       空氣中的氮?dú)猓∟2）是惰性的，并且?guī)缀鯖](méi)什么用處。但當(dāng)它被轉(zhuǎn)化為更具反應(yīng)活性的形式如氨（NH3）時(shí)，它就成了一種至關(guān)重要的肥料。只有幾種植物，例如豆類(lèi)，能夠通過(guò)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(gè)原因，在廉價(jià)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(lèi)或苜蓿會(huì)在土壤中留下比開(kāi)始時(shí)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(guó)化學(xué)家。）發(fā)明了將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為氨的實(shí)用的生產(chǎn)流程，這是人類(lèi)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(huì)看到。

       由于植物在生長(zhǎng)過(guò)程中從空氣中吸收二氧化碳，施用氮肥對(duì)于緩解地球的溫室效應(yīng)至少有一點(diǎn)兒幫助。

       液氮是廉價(jià)易得的低溫冷卻液。液氮的沸點(diǎn)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(lái)取悅兒童，并且偶爾用來(lái)制作冰淇淋。

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