koolstof

Koolstof (symbool C, atoomnummer 6) is een niet-metaal dat een van de belangrijkste bouwstenen vormt van organische moleculen. Het is wijd verspreid in het universum en speelt een centrale rol in biologie, chemie en aardwetenschappen. Koolstof komt voor in veel verschillende vormen en verbindingen en is essentieel voor het leven zoals we dat kennen.

Koolstof heeft vier valentie-elektronen en kan daarmee sterke covalente bindingen vormen. Het kent verschillende allotrope vormen, waaronder diamant, grafiet en fullerenen. Diamant heeft een extreem harde kristalstructuur en is transparant, terwijl grafiet bestaat uit laagjes koolstofatomen die gemakkelijk langs elkaar glijden, waardoor grafiet zacht en smeerbaar is. Grafiet geleidt elektriciteit, diamant is een goede isolator. Andere vormen zijn amorfe koolstof en koolstofnanostructuren zoals nanotubes en graphene.

Chemisch gezien vormt koolstof verbindingen met veel elementen en is daarmee de hoeksteen van organische chemie. Het kan enkel-, dubbel- of drievoudige bindingen aangaan en ketens en ringen van koolstof vormen. Koolstofdioxide (CO2) is een bekend afbraakproduct van koolstofverbindingen, en koolwaterstoffen vormen de basis van brandstoffen, kunststoffen en veel moleculaire fundamenten in levende organismen.

Voorkomen en belang: koolstof komt voor in de aardkorst (ongeveer 0,02% van het gewicht), in atmosferische CO2 en in talloze organische verbindingen in levende wezens. Het speelt een sleutelrol in de koolstofcyclus: fotosynthese bindt koolstof uit CO2, terwijl ademhaling en verbranding koolstof weer in CO2 terugbrengen.

Isotopen en toepassingen: natuurlijke koolstof bevat de isotopen 12C, 13C en het radioactieve 14C, dat gebruikt wordt in radiokoolstofdatering. Toepassingen van koolstof vinden plaats in staal en grafietproductie, koolstofvezels, koolstofnanotechnologie en actieve koolfilters.

Historische notie: de naam koolstof stamt uit het Latijnse carbo. Het element werd in de oudheid bekend als kool en grafiet; de moderne identificatie als element kwam in de 18e eeuw.