Углерод широко распространен в природе: углекислый газ в атмосфере, карбонаты кальция, магния, цинка, железа в земной коре, углеводородные соединения в нефти, природном газе, торфе и растениях. Каменный уголь является углеродом с различными примесями. В свободном состоянии углерод встречается в природе в двух аллотропических модификациях: графит и алмаз.

Графит Алмаз

Кристаллическая решетка графита состоит из плоских слоев атомов углерода, которые в sp² - гибридном состоянии связаны между собой в правильные смыкающиеся шестиугольники. Соседние слои атомов углерода в графите связаны между собой слабым межмолекулярным взаимодействием. Слои легко отделяются один от другого, поэтому при проведении графитом по бумаге или дереву остается след (черта).

Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии sp³ - гибридизации и связаны между собой в трехмерную тетраэдрическую сетку. Из всех твердых веществ алмаз имеет максимальное число атомов в единице объема, что объясняет его твердость

Графит и алмаз химически очень инертны: не взаимодействуют с HNO₃ и царской водкой, устойчивы в щелочах, с кислородом, серой, галогенами и металлами взаимодействуют только при высоких температурах. Аморфный углерод более активен: он окисляется азотной кислотой и концентрированной серной:

С + 4HNO₃ = CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O C + 2H₂SO₄ = CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O

Углерод широко используется в хозяйственной деятельности человека. В виде кокса он применяется в металлургии для восстановления металлов.

FeO + C = CO + Fe,

т.е. является восстановителем.