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Kohlenstoff

Allgemein: Kohlenstoff kommt vom altgermanischen Wort kolo das bedeutet Kohle.

Kohlenstoff wurde um 1775 von Antoine Laurent Lavoisier als Element erkannt. Es ist ein chemisches Element der 4. Hauptgruppe. Es kommt in der Natur sowohl in reiner Form als auch chemisch gebunden vor. Kohlenstoff hat einen Schmelzpunkt von 3550°C. Aufgrund seiner besonderen Elektronenkonfiguration, der halbgefüllte L-Schale, besitzt es die Fähigkeit zur Bildung von komplexen Molekülen und weist von allen chemischen Elementen die größte Vielfalt an chemischen Verbindungen auf. Kohlenstoffverbindungen bilden die molekulare Grundlage allen irdischen Lebens.

Bedeutung: Kohlenstoff ist das wichtigste Element der Biosphäre, es ist in Lebewesen nach Sauerstoff nach Gewicht das häufigste Element.

Geologisch dagegen zählt es nicht zu den häufigsten Elementen. Kohlenstoff ist in allen Lebewesen enthalten, alles lebende Gewebe ist aus Kohlenstoffverbindungen aufgebaut.

Vorkommen: Man findet sowohl Diamant, als auch Graphit in der Natur.

Graphit ist ein guter elektrischer Leiter und wird auch als Schmiermittel eingesetzt. Diamant hingegen ist ein sehr guter Isolator und außerdem ist Diamant das härteste bekannte natürliche Material und wird als Schleifmittel eingesetzt. Am häufigsten findet man Kohlenstoff in Form von anorganischem Carbonatgestein.

Sie entstanden durch Umwandlung pflanzlicher und tierischer Überreste unter hohem Druck. Wichtige Vorkommen für Kohle liegen in den USA, China und Russland. Kohlenstoff kommt weiterhin in der Luft als Kohlenstoffdioxid vor. CO₂ ist an der Zusammensetzung der Luft zu etwa 0,04 % beteiligt.

Auch in Meerwasser ist CO₂ gelöst. Mengenmäßig ist der überwiegende Teil des Kohlenstoffs in der Gesteinshülle (Lithosphäre) gespeichert.

Diamant: ist eine der drei Modifikationen des Kohlenstoffs und mit einer Mohshärte von 10 das härteste bekannte Mineral.

Graphit: ist ein sehr häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der
Elemente und gehört zur Ordnung der Halbmetalle und Nichtmetalle.

Er ist neben Diamant und Fulleren die dritte unter irdischen Normalbedingungen stabile Form des Kohlenstoffs.

Fullerene: Als Fullerene werden irdische Moleküle aus Kohlenstoffatomen bezeichnet, die die dritte Element-Modifikation des Kohlenstoffs darstellen.

Verbindungen:

Besonderheiten des Kohlenstoffs sind es, Ketten und Ringe mit sich selbst und anderen Elementen sowie Doppel- und Dreifachbindungen unter Beteiligung von π-Orbitalen zu bilden. Aufgrund seiner mittelstarken Elektronegativität hat er ein gutes Bindungsvermögen sowohl zu elektropositiveren als auch zu elektronegativeren Elementen.

Beispiele:

Kohlenstoffmonoxid CO, ein sehr giftiges Gas, das stark reduzierend wirkt und bei der Metallverhüttung eine wichtige Rolle spielt.