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碳元素既是组成生物体的基本元素，也是组成地壳中岩石和化石燃料的主要元素．在自然界中，有硬度极高的金刚石、最软的矿物之一石墨；有植物光合作用所依赖的二氧化碳，也有有毒气体一氧化碳；还有可用作建筑材料的大理石、生命的基石﹣﹣蛋白质等．
植物的光合作用是利用水和空气中的二氧化碳，生成葡萄糖并释放出氧气；而动植物的呼吸过程和化石燃料的燃烧则消耗氧气，放出二氧化碳；从而完成了二氧化碳在自然界的循环．
1828年，德国化学家维勒用无机化合物氰酸铵（NH4CNO）合成出有机化合物﹣﹣尿素CO（NH2）2，由此突破了无机化合物与有机化合物之间的界限．继维勒之后，人们以含碳无机化合物为原料，相继合成出大量的有机化合物，满足了人类在能源和材料等方面的需要．
总之，碳及其化合物间的转化有单质与氧化物、氧化物与酸、氧化物与氧化物、以及无机物与有机物之间的转化等．
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