koolstofs

Koolstof (symbool C, atoomnummer 6) is een niet-metaal en een van de belangrijkste bouwstenen van organische verbindingen. Het element heeft een atoommassa van ongeveer 12,01 u en kan vier covalente bindingen vormen, waardoor diversiteit in moleculaire structuur mogelijk is. Koolstofatomen vormen zowel lange ketens als complexe ringen en platen, wat de basis legt voor vrijwel alle organismen en voor veel materialen.

Koolstof komt in verschillende allotropen voor, waaronder grafiet, diamant, amorfe koolstof, fullerenen en grafenie. Grafiet is zacht en geleidend, diamant is extreem hard en glashelder, terwijl graphene een één-atomdikke, sterke fase is met unieke elektrische eigenschappen. Deze allotropen bepalen veel van de industriële toepassingen van koolstof.

In de natuur komt koolstof voor in talrijke verbindingen en verbindingen zoals kooldioxide (CO2), koolstofaten en ontelbare organische verbindingen. In het universum is koolstof wijd verspreid en cruciaal voor sterrenchemie en planetaire ontwikkeling. De koolstofcyclus beschrijft onder meer fotosynthese, afbraak door organismen, en terugvoering in de koolstofrijke reservoiren zoals bodem en gesteente.

Isotopen van koolstof omvatten 12C en 13C, die stabiel zijn, en 14C, een radioactief isotoop met een halveringstijd van ongeveer 5730 jaar, veel gebruikt bij radiocarbon dating. Toepassingen van koolstof bestrijken de chemie van organische verbindingen, brandstoffen, kunststof en materialen zoals grafiet en diamant. Koolstofvezels en grafietanodes spelen een prominente rol in moderne batterijen en zware industrie.

Klimaat en milieu betreffen koolstof vooral als CO2 en als opslag in gesteenten. Het begrijpen van koolstofcycli en -metingen blijft centraal in zowel scheikunde als milieuwetenschappen.