kulstofatom

Koolstofatoom is het atoom van het element koolstof, symbool C, met atoomnummer 6. In de kern bevinden zich meestal 6 protonen; koolstof-12 is het meest voorkomende isotoop met 6 neutronen. Koolstof heeft 6 elektronen die zich in de elektronenschillen verdelen over 1s2 2s2 2p2, waardoor het vier valentie-elektronen bezit die chemische bindingen mogelijk maken.

Isotopen: Koolstof-12 en koolstof-13 zijn stabiel; koolstof-14 is radioactief, met een halveringstijd van circa 5730 jaar, en wordt gebruikt bij radiocarbon dating. De natuurlijke verdeling is ongeveer 12C circa 98,93%, 13C circa 1,07%, 14C in trace.

Koolstof is tetravalent: het kan tot vier covalente bindingen vormen. In diamant zijn de koolstofatomen sp3-gehybridiseerd in een sterk driedimensionaal netwerk; in grafiet en grafeen is elk atoom sp2-gehybridiseerd en vormen vlakke lagen met sterke bindingen binnen de lagen en zwakkere van der Waals tussen de lagen. Koolstof vormt ook fulleren en andere allotropen, waardoor het een centrale rol heeft in organische chemie en biochemie.

In de kosmos ontstaat koolstof in sterren via kernfusie; het is een van de meest voorkomende elementen in organische moleculen en in de biosfeer. Op aarde komt koolstof vooral voor in organische verbindingen, koolwaterstoffen en minerale koolstofhoudende materialen, en maakt deel uit van de koolstofcyclus.

De eigenschappen van koolstof maken het geschikt voor veel toepassingen, van kunststoffen tot biologisch relevante moleculen en materialen zoals diamant en grafiet.