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Lexikon Chemie

Kohlenstoff

Chemisches Element der IV. Hauptgruppe, Zeichen C (lat. carbo »Kohle«), OZ 6, relative Atommasse 12,01, Mischelement, Nichtmetall. Natürlicher Kohlenstoff ist ein Isotopengemisch aus 98,89 % 12C , 1,11 % 13C und Spuren von 14C. Die Masse des Isotops 12C wird seit 1961 als Bezugsmasse für die Atommasse verwendet. 14C bildet sich unter dem Einfluss der Höhenstrahlung in der Atmosphäre; es ist ein Betastrahler mit einer Halbwertszeit von 5730 Jahren und wird zur Altersbestimmung benutzt (Radiocarbonmethode). 14C wird auch künstlich aus 14N hergestellt und als radioaktiver Indikator (Tracer) in der organischen Chemie zur Aufklärung von Reaktionsmechanismen verwendet.

Physikalische Eigenschaften: Es gibt drei Modifikationen von Kohlenstoff: den kubisch kristallisierten, elektrisch isolierenden Diamant, den hexagonalen, Strom leitenden Grafit und die molekularen Fullerene. Diamant ist ein sehr guter Wärmeleiter. Ruß und Glanzkohlenstoff stellen eine feinkristalline Form des Grafits dar; Fp. > 3550 °C, Sp. 4827 °C.

Chemische Eigenschaften: Reaktionsträge; reagiert bei Raumtemperatur nur mit Fluor. Bei höheren Temperaturen bildet es mit vielen Elementen Verbindungen, wobei v. a. die Wasserstoffverbindungen (Kohlenwasserstoffe), die Sauerstoffverbindungen (Kohlenstoffmonooxid, Kohlenstoffdioxid) und die Carbide von großer Bedeutung sind. In den Verbindungen tritt Kohlenstoff meist vierwertig, daneben auch zweiwertig auf. Er ist das einzige Element, dessen Atome sich zu Ketten und Ringen von beliebiger Länge und Anordnung verbinden. In diesen können nicht nur Einfach-, sondern auch Doppel- oder Dreifachbindungen vorliegen.

Vorkommen: In kohlenstoffhaltigen Lagerstätten in Form von Kohle, Erdöl und Erdgas; selten rein (Grafit und Diamant); gebunden in Carbonatgestein, als Kohlenstoffdioxid (CO2) im Wasser und in der Atmosphäre und als wesentlicher Bestandteil aller lebenden Organismen.
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