Kohlenstoffs

Kohlenstoffs bezeichnet im wissenschaftlichen Sprachgebrauch das chemische Element Kohlenstoff. Mit dem Symbol C und der Ordnungszahl 6 gehört es zu den Nichtmetallen und bildet aufgrund seiner Vierfachbindung stabile Verbindungen mit vielen Elementen. Kohlenstoff kommt in zahlreichen allotropen Formen vor, darunter Graphit, Diamant, Graphen, Fullerenen und amorpher Kohlenstoff; diese Modi unterscheiden sich stark in Struktur, Härte, Leitfähigkeit und Einsatzmöglichkeiten.

Vorkommen und Gewinnung: Kohlenstoff ist in der Natur weit verbreitet, zum Beispiel als CO2 in der Atmosphäre, in Gesteinen als Karbonate oder als organische Substanz in Lebewesen. Industrieell wird Kohlenstoff oft aus fossilen Rohstoffen gewonnen; Diamant und Graphit werden zudem auch synthetisch hergestellt.

Chemische Eigenschaften: Kohlenstoff bildet Bindungen zu vielen Elementen und besitzt Ausgangszustände von -4 bis +4. Zu seinen wichtigsten Verbindungen gehören CO, CO2, Carbide sowie eine riesige Palette organischer Verbindungen. In der Biologie ist Kohlenstoff der zentrale Baustein organischer Moleküle.

Biologische Rolle: Kohlenstoff bildet die Grundlage organischer Moleküle wie Zucker, Proteine, Lipide und Nukleinsäuren. Pflanzen wandeln CO2 durch Photosynthese in organische Substanz um; der Kohlenstoffkreislauf verbindet Ökosysteme mit Klima und Umwelt.

Anwendungen: Kohlenstoffbasierte Materialien reichen von Graphit in Bleistiften über Diamantwerkzeuge, Graphen und Kohlenstofffasern bis zu Aktivkohle. In Energiespeichern finden Graphit-Anoden in Lithium-Ionen-Batterien Verwendung; kohlenstoffbasierte Materialien spielen auch in Katalyse und Adsorption eine Rolle.

Umwelt und Klima: CO2 ist ein bedeutendes Treibhausgas; der globale Kohlenstoffkreislauf beeinflusst Klima, Umwelt und Klimaansätze in der Politik.

Historischer Hinweis: Der Begriff leitet sich vom lateinischen carbo ab; als chemisches Element wurde Kohlenstoff im 18. Jahrhundert systematisch erkannt und klassifiziert.