las moléculas del carbón han alcanzado un estado de gran inestabilidad—, mientras que a temperaturas ordinarias ni el oxígeno, ni el azufre, ni los metales actúan sobre el carbón de ninguna manera. Al arder en oxígeno, el carbón forma anhídrido carbónico, CO2, mientras que en los vapores de azufre se forma disulfuro de carbono, CS2, y el hierro forjado, al ser afectado por el carbono, se convierte en hierro fundido. Al gran calor obtenido mediante el paso de la corriente galvánica a través de electrodos de carbono, el carbón se combina con el hidrógeno, formando acetileno, C2H2. El carbón no se combina directamente con el nitrógeno, pero en presencia de metales y óxidos alcalinos, el nitrógeno es absorbido, formando un cianuro metálico, como, por ejemplo, cianuro de potasio, KCN. De estas pocas combinaciones directas en las que el carbón es capaz de participar, pueden derivarse esos numerosos compuestos carbonosos que entran en la composición de las plantas y los animales, y que pueden obtenerse así artificialmente. Ciertas sustancias que contienen oxígeno ceden una parte de este al carbón a una temperatura relativamente baja. Por ejemplo, el ácido nítrico, cuando se hierve con carbón, da anhídrido carbónico y peróxido nítrico. El ácido sulfúrico se reduce a anhídrido sulfuroso cuando se calienta con carbono. Al calentarse al rojo, el carbón absorbe oxígeno de un gran número de óxidos. Incluso óxidos como los de sodio y potasio, cuando se calientan al rojo, ceden su oxígeno al carbón, aunque no se lo ceden al hidrógeno. Solo unos pocos óxidos, como la sílice (óxido de silicio) y la cal (óxido de calcio), resisten la acción reductora del carbón. El carbón es capaz de cambiar su condición física sin sufrir ninguna alteración en sus propiedades químicas esenciales; es decir, pasa a formas isoméricas o alotrópicas. Las otras dos formas particulares en las que aparece el carbono son el diamante y el grafito. La identidad de composición de estas con el carbón se prueba quemando una cantidad igual de los tres por separado en oxígeno (a una temperatura muy alta), cuando cada uno da la misma cantidad de anhídrido carbónico; es decir, 12 partes de carbón, diamante o grafito en estado puro producen al arder 44 partes en peso de anhídrido carbónico. Las propiedades físicas presentan un contraste marcado; los tipos de carbón más densos tienen una densidad de apenas 1,9, mientras que la densidad del grafite es de aproximadamente 2,3, y la del diamante, de 3,5. Una gran cantidad de otras propiedades dependen de la densidad, por ejemplo, la combustibilidad. Cuanto más ligero es el carbón, más fácilmente arde; el grafito arde con considerable dificultad incluso en oxígeno, y el diamante arde solo en oxígeno y a una temperatura muy alta. Al arder, el carbón, el diamante y el grafito desarrollan diferentes cantidades de calor. Una parte en peso de carbón de leña convertido por combustión en anhídrido carbónico desarrolla 8080 unidades de calor; el carbón denso separado en retornos de gas desarrolla 8050 unidades de calor; el grafito natural, 7800 unidades de calor; y el diamante, 7770. Cuanto mayor es la densidad, menor es el calor evolucionado por la combustión del carbono.14
Por medio de un calor intenso, el carbón vegetal puede transformarse en grafito. Si se encierra una varilla de carbón de 4 mm de diámetro y 5 mm de longitud en un recipiente en el que se ha hecho el vacío, y se hace pasar a través de ella la corriente de 600 elementos de Bunsen, dispuestos en series paralelas de 100, el carbón se vuelve fuertemente incandescente, se volatiliza parcialmente y se deposita en forma de grafito. Si se coloca azúcar en un crisol de carbón y se hace pasar a través de él una potente corriente galvánica, este se cuece hasta convertirse en una masa similar al grafito. Si se mezcla carbón con hierro forjado y se calienta, se forma arrabio, el cual contiene hasta un cinco por ciento de carbón. Si el arrabio fundido se enfría bruscamente, el carbono permanece en combinación con el