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用碳的同素异形体、木炭到活性炭的结构演变过程、活性炭的微晶结构和孔隙结构能够表述活性炭的结构及其特征。
客观存在的游离碳，因其内部物质结构不同则有多种同素异形体，其中包括金刚石、石墨和炭类。
(1)金刚石。白色、坚硬的结晶体。碳原子以共价键的形式有序地排列成正四面体，每个原子呈等距离(0.154ⅡⅡn)排列，属等轴晶系结晶，整个晶体可视为一个巨大的三向分子。
(2)石墨。灰色，结晶体。碳原子排列成层状结构，在一个平面层片上，碳原子排列成正六角形，碳原子就分布在各六角形环的顶点上，彼此间距离为0.143mm，属六方晶系结晶。石墨整体由许多相互平行的层片组成，两层间距为0.335nm。石墨层间很容易剥离，呈各向异性。
(3)炭类。这是另大类碳，属无定形碳，非结晶体。碳原子排列元序或结晶很微小、且不完全，如木炭、焦炭、炭黑和活性炭等，它们均呈黑色，故统称为黑炭，属无定形碳中的微晶物质。炭是黑炭类的总称。
