碳是化學元素周期表中第二周期、第四號主族元素，碳的元素符號為C，相對原子量為12.01，原子序數(shù)為6，原子核外有6個電子，電子分布狀態(tài)為1S22S22P2。碳元素在自然界分布很廣，在地殼元素總量中的豐度為0.08％，占地殼中各元素含量排序的第13位。碳的資源以兩種形式存在，一種是循環(huán)型資源，如動、植物體中的脂肪、蛋白質(zhì)、淀粉和纖維素等，生物碳都是碳水化合物，碳被視為組成一切動、植物體的基本元素。這種由植物和動物所代表的生物碳和大氣、海洋中的CO2不斷進行著遷移和循環(huán)，形成了生物循環(huán)圈。另一種是循環(huán)速度很慢，數(shù)量極大的堆積物，這種堆積物均為化合物，如碳酸鹽礦物和有機質(zhì)堆積物等。天然的近于純碳的物質(zhì)數(shù)量非常少，如天然金剛石和石墨。無煙煤是最接近純碳的天然物質(zhì)。此外，碳含量高的原始物質(zhì)還有煤、石油等，這些都是與鋁用炭素生產(chǎn)原料密切相關(guān)的物質(zhì)?？傊?，碳是地球上形成化合物最多的元素。

從自然界中取得的純碳(如炔炭、石墨)是歷經(jīng)漫長的轉(zhuǎn)化過程的生成物。作為這些近乎純碳的原始物，可以是煤、石油、植物等。它們是H、O、N、S等有機物的混合體。煤含碳為60～90％，木材含碳約50％，石油含碳為80～90％，天然石墨含碳近100％。因此，炭素原料的來源是非常廣泛的。

從炭素觀點來看，碳氫化合物轉(zhuǎn)化炭的過程稱為炭化。它的反應(yīng)機理為熱解。熱解的概念泛指有機化合物在受熱時所發(fā)生的分解或分解的重合而生成最終產(chǎn)物的過程。石油、煤一般認為是在億萬年以前被埋入地層下的動物和植物，在隔絕空氣、受地球熱和地層高壓等條件下轉(zhuǎn)化的結(jié)果。這類物質(zhì)，仍然為碳氫化合物，但已經(jīng)有所炭化。而無煙煤可以看作是近乎炭化后期的產(chǎn)物。同理，天然石墨可以認為已完全炭化，并且已經(jīng)達到了石墨的程度。但是，由于各種狀態(tài)的差異，也就很難認為所有的天然石墨具有同一形式。自然界中的碳，不管是哪種形式，均可理解為是有機物經(jīng)熱裂反應(yīng)的生成物。自然界的有機物，合成樹脂等人造有機物，不管是氣體、液體還是固體，只要在隔絕氧的條件下，在有熱的作用下，就可以從烴類化合物中生成炭。

炭化將使碳氫化合物中的碳保留下來，而氫和其它元素通過受熱分解被排除逸出。表1-l列出了各種有機物炭化生成的炭。

一般而言，往往稱液相炭化生成物為焦，固相炭化生成物為炭。前者是軟質(zhì)炭，后者是硬炭，但有時也有例外。