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Das Periodensystem der Elemente für den Schulgebrauch |
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| Kohlenstoff | |
(Kohlenstoff-Silicium-Gruppe) 2. Periode ________________ 14. Gruppe (IUPAC 89) |
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| Elementart: Nichtmetall | Oxidationsstufe(n): -4, +4 (+2) |
| Schmelztemperatur: 3527 °C (3800 K) | Elektronegativität: 2,5 |
| Siedetemperatur: 4027 °C (4300 K) | Atomradius: 77 pm |
| Dichte: 2,267 g/cm3 | Erdkrustenhäufigkeit: 0,09 % |
| Anordnung der Elektronen | |||||||||||||||||||
| 1s | 2s | 2p | 3s | 3p | 3d | 4s | 4p | 4d | 4f | 5s | 5p | 5d | 5f | .. | 6s | 6p | 6d | ... | 7s |
| 2 | 2 | 2 | |||||||||||||||||
| Schalenmodell | Lewis-Schreibweise | Energieniveauschema | |||||||||||||||||
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| Name | Von »kolo«, altgerm. für Kohle. Symbol von »carbo«, lat. Kohle. | ||||||||||||
| Entdeckung | Kohlenstoff ist der Menschheit seit Urzeiten bekannt. Die Nutzung des Feuers (Oxidation kohlenstoffhaltiger Stoffe) war wohl der erste chemische Prozess, den sich die Menschen vor ca. 400 000 Jahren zu Nutze machten. Lavoisier entzündete Diamant mit Hilfe von Brenngläsern und konnte durch die erfolgte Verbrennung nachweisen, dass es sich bei dem Mineral um kristallinen Kohlenstoff handelt. |
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| Eigenschaften | Kohlenstoff ist bei gewöhnlicher Temperatur reaktionsträge, mit Metallen und Nichtmetallen bildet er beim Erhitzen Carbide. Sauerstoff-Verbindungen: CO2 (Kohlenstoffdioxid), CO (Kohlenstoffmonoxid). Kohlenstoff-Atome können sich - im Gegensatz zu anderen Elementen - durch Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindung mit anderen Kohlenstoff-Atomen zu Ketten oder Ringen in praktisch unbegrenztem Maße verbinden. Die dadurch entstehende Vielzahl der Kohlenstoffverbindungen bildet die Grundlage der Organischen Chemie. Die Anzahl der kohlenstofffreien Verbindungen liegt bei ca. 300.000, die der Kohlenstoffverbindungen (mit den Elementen Wasserstoff H, Sauerstoff O, Stickstoff N, Phosphor P, Schwefel S u.a.) liegt bei mehreren Millionen, täglich kommen neue hinzu. |
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| Modifikationen |
 Dreidimensionale Darstellung der Kohlenstoff-Modifikationen
Elektroden aus hochreinem Grafit für die Spektralanalyse.
 Naturdiamant auf Kimberlit aus der Udachnaja Mine (Russland).
 Naturdiamanten. Weniger als 10% aller Rohdiamanten sind klar und schön kristallisiert. Als Ursache für oft auftretende Färbungen kommen vor allem Fehlstellen im Kristallgitter sowie Fremdeinschlüsse (z.B. gelb durch Stickstoff, blau durch Bor) in Betracht.
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| Vorkommen | Der Hauptanteil des Kohlenstoffs auf der Erde ist in Carbonaten (z.B. CaCO3) gebunden. Kohlenstoffdioxid (CO2) ist ein Bestandteil der Luft. Alle Lebewesen sind auf der Basis von Kohlenstoffverbindungen aufgebaut. Kohle, Erdöl und Erdgas enthalten Kohlenstoff bzw. sind Kohlenstoffverbindungen. Steinkohle ist vor 500 bis 1000 Millionen Jahren unter Luftabschluss aus organischem Material entstanden. Siehe: Inkohlungsprozess |
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| Verwendung |
 Ein geschliffener Diamant wird Brillant genannt.
 Bremsscheiben aus mit Kohlefasern verstärktem Siliciumcarbid sind thermisch hochbelastbar. (SGL CARBON GROUP) |
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| Verbindungen | Kohlenstoffdioxid CO2 Kohlenstoffdioxid ist mit einem Anteil von 0,03% in der Luft enthalten. Aus Kohlenstoffdioxid und Wasser bauen Pflanzen mit Hilfe des Sonnenlichts organische Substanz auf und geben dabei Sauerstoff ab (Fotosynthese). Kohlenstoffdioxid hat eine größere Dichte als Luft, erstickt eine Flamme, bildet mit Wasser zusammen Kohlensäure, die z.B. in Mineralwasser, Bier und Sekt enthalten ist. Farbkennzeichnung von Stahlflaschen für Kohlenstoffdioxid (DIN EN 1089-3)
Ethin (Acetylen) C2H2 Im Molekül Ethin sind die beiden C-Atome durch eine Dreifachbindung miteinander verknüpft. Ethin, umgangssprachlich meist Acetylen genannt, liefert bei der Verbrennung mit reinem Sauerstoff sehr hohe Temperaturen. Es findet daher als Schweißgas Verwendung. Bei geringer Sauerstoffzufuhr verbrennt Ethin unter starker Rußabscheidung. Farbkennzeichnung von Stahlflaschen für Ethin (Acetylen) (DIN EN 1089-3)
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| Isotope | 12C (98,89%), 13C (1,11%),
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