碳是化学元素周期表中第二周期、第四号主族元素，碳的元素符号为C，相对原子量为12.01，原子序数为6，原子核外有6个电子，电子分布状态为1S22S22P2。碳元素在自然界分布很广，在地壳元素总量中的丰度为0.08％，占地壳中各元素含量排序的第13位。碳的资源以两种形式存在，一种是循环型资源，如动、植物体中的脂肪、蛋白质、淀粉和纤维素等，生物碳都是碳水化合物，碳被视为组成一切动、植物体的基本元素。这种由植物和动物所代表的生物碳和大气、海洋中的CO2不断进行着迁移和循环，形成了生物循环圈。另一种是循环速度很慢，数量极大的堆积物，这种堆积物均为化合物，如碳酸盐矿物和有机质堆积物等。天然的近于纯碳的物质数量非常少，如天然金刚石和石墨。无烟煤是最接近纯碳的天然物质。此外，碳含量高的原始物质还有煤、石油等，这些都是与铝用炭素生产原料密切相关的物质。总之，碳是地球上形成化合物最多的元素。

从自然界中取得的纯碳(如炔炭、石墨)是历经漫长的转化过程的生成物。作为这些近乎纯碳的原始物，可以是煤、石油、植物等。它们是H、O、N、S等有机物的混合体。煤含碳为60～90％，木材含碳约50％，石油含碳为80～90％，天然石墨含碳近100％。因此，炭素原料的来源是非常广泛的。

从炭素观点来看，碳氢化合物转化炭的过程称为炭化。它的反应机理为热解。热解的概念泛指有机化合物在受热时所发生的分解或分解的重合而生成最终产物的过程。石油、煤一般认为是在亿万年以前被埋入地层下的动物和植物，在隔绝空气、受地球热和地层高压等条件下转化的结果。这类物质，仍然为碳氢化合物，但已经有所炭化。而无烟煤可以看作是近乎炭化后期的产物。同理，天然石墨可以认为已完全炭化，并且已经达到了石墨的程度。但是，由于各种状态的差异，也就很难认为所有的天然石墨具有同一形式。自然界中的碳，不管是哪种形式，均可理解为是有机物经热裂反应的生成物。自然界的有机物，合成树脂等人造有机物，不管是气体、液体还是固体，只要在隔绝氧的条件下，在有热的作用下，就可以从烃类化合物中生成炭。

炭化将使碳氢化合物中的碳保留下来，而氢和其它元素通过受热分解被排除逸出。表1-l列出了各种有机物炭化生成的炭。

一般而言，往往称液相炭化生成物为焦，固相炭化生成物为炭。前者是软质炭，后者是硬炭，但有时也有例外。