Las diferentes formas o alótropos de carbono son una de las sustancias más suaves conocidas, grafito, y también la sustancia natural más dura, diamante. Además, tiene una afinidad para la unión con otros átomos pequeños, incluyendo otros átomos de carbono, y es capaz de formar múltiples enlaces covalentes estables con tales átomos. Como resultado, el carbono se conoce para formar casi diez millones de compuestos diferentes; la gran mayoría de todos los compuestos químicos. El carbono también tiene el punto de sublimación más alto de todos los elementos. A la presión atmosférica que no tiene punto de fusión como su punto triple está a 10,8 ± 0,2 MPa y 4.600 ± 300 K (~ 4330 ° C o 7820 ° F), para que se sublima a unos 3900 K.
Sublima de carbono en un arco de carbono que tiene una temperatura de aproximadamente 5800 K (5530 ° C; 9980 ° F). Por lo tanto, independientemente de su forma alotrópica, carbono permanece sólido a temperaturas más altas que los metales de punto de fusión más altos, tales como de tungsteno o renio. Aunque termodinámicamente propensos a la oxidación, resiste la oxidación de carbono con más eficacia que elementos tales como hierro y cobre que son agentes reductores más débiles a temperatura ambiente.
El carbono es esencial para todos los sistemas vivos conocidos, y sin ella la vida tal como la conocemos no podría existir (ver bioquímica alternativa). El uso económico importante de carbono distintos de alimentos y la madera es en forma de hidrocarburos, especialmente el gas metano de combustibles fósiles y el petróleo crudo (petróleo). El petróleo crudo es utilizado por la industria petroquímica para producir, entre otras cosas, la gasolina y el queroseno, a través de un proceso de destilación, en las refinerías. La celulosa es un polímero natural, que contiene carbono producido por las plantas en forma de algodón, lino y cáñamo. La celulosa es principalmente utilizado para mantener la estructura de las plantas. Comercialmente polímeros de carbono valiosos de origen animal incluyen lana, cachemira y seda. Los plásticos están hechos de polímeros de carbono sintéticos, a menudo con átomos de oxígeno y nitrógeno incluyen a intervalos regulares en la cadena principal del polímero. Las materias primas para muchas de estas sustancias sintéticas provienen de petróleo crudo.
Los usos de carbono y sus compuestos son extremadamente variadas. Puede formar aleaciones con hierro, de los cuales el más común es acero al carbono. El grafito se combina con arcilla para formar el ‘plomo’ utilizado en lápices utilizados para la escritura y el dibujo. También se utiliza como un lubricante y un pigmento, como un material de moldeo en la fabricación de vidrio, en electrodos para pilas secas y en galvanoplastia y electroformación, en cepillos para motores eléctricos y como moderador de neutrones en reactores nucleares.
El carbón vegetal se usa como material de dibujo en las ilustraciones, para asar, y en muchos otros usos, incluyendo la fundición de hierro. Madera, carbón y petróleo se utilizan como combustible para la producción de energía y el espacio de calefacción. Gem diamante de calidad se utiliza en joyería y diamantes industriales se utilizan en la perforación, corte y pulido de las herramientas para el mecanizado de metales y piedra. Los plásticos están hechos a partir de hidrocarburos fósiles, y fibra de carbono, hecho por pirólisis de fibras sintéticas de poliéster se utiliza para reforzar plásticos para formar materiales compuestos avanzados, de peso ligero. La fibra de carbono se hace por pirólisis de filamentos extruidos y estirados de poliacrilonitrilo (PAN) y otras sustancias orgánicas. La estructura y propiedades mecánicas cristalográficos de la fibra dependen del tipo de material de partida, y en el procesamiento posterior. Las fibras de carbono a base de PAN tienen una estructura semejante a filamentos estrechos de grafito, pero el procesamiento térmico pueden reordenar la estructura en una hoja de laminado continuo. El resultado es fibras con mayor resistencia específica a la tracción que el acero.
El negro de carbón se utiliza como pigmento negro en tinta de impresión, pintura de aceite y de agua de colores del artista, papel carbón, acabados automotrices, tinta china y tóner de impresora láser. El negro de carbón también se utiliza como relleno en productos de caucho tales como neumáticos y en los compuestos de plástico. El carbón activado se utiliza como un absorbente y adsorbente en material de filtro en aplicaciones tan diversas como máscaras de gas, purificación de agua y campanas extractoras de cocina y en la medicina para absorber toxinas, venenos, o gases desde el sistema digestivo. Carbono se utiliza en la reducción química a altas temperaturas. El coque se utiliza para reducir el mineral de hierro en hierro. Endurecimiento caso del acero se consigue mediante el calentamiento de los componentes de acero acabados en polvo de carbono. Carburos de silicio, tungsteno, boro y titanio, se encuentran entre los materiales más duros conocidos, y se utilizan como abrasivos en herramientas de corte y rectificado. Compuestos de carbono constituyen la mayor parte de los materiales utilizados en la ropa, como los textiles y de cuero natural y artificial, y casi todas las superficies interiores en el entorno construido que no sea vidrio, piedra y metal.
