Anorganische Chemie ist eine frei verfügbare Einführung in die anorganische Chemie. Details zum Buch finden Sie im Editorial....

Home Kohlenstoffgruppe Kohlenstoff elementarer Kohlenstoff
Siehe auch: Graphit, Diamant, Silizium, Periodensystem der Elemente, Schwefelkohlenstoff (Kohlenstoffdisulfid) 
del.icio.us Reddit Facebook StumbleUpon MySpace Twitter Search the VIAS Library  |  Index

Kohlenstoff

Autor: H. Lohninger

Ordnungszahl 6
Symbol C
CAS-Nr. 7440-44-0
Atomgewicht (1) 12.0096 ...
12.0116 amu
Elektronenkonfiguration [He] 2s2 2p2
Tripelpunkt
 Graphit
 Diamant
3727 °C / 10.3 MPa
3827 °C / 12.4 GPa
Siedepunkt
 Graphit
3827 °C (Sublim.)
Dichte
 Graphit
 Diamant
2.25 g/cm3
3.51 g/cm3
Quellen: Enghag 2004 , Wieser 2011
Geschichte
Kohlenstoff war in Form von Ruß und Holzkohle schon im Altertum bekannt, allerdings ist die Tatsache, dass es sich bei Kohlenstoff um ein chemisches Element handelt erst seit 1779 bekannt, als C.W. Scheele dies für Graphit erkannte. 1796 entdeckte S. Tennant, dass Diamant ebenfalls Kohlenstoff ist. Weitere Modifikationen des Kohlenstoffs (Fullerene und Nanoröhrchen) wurden erst 1985 bzw. 1991 entdeckt.
Vorkommen und Gewinnung
Kohlenstoff kommt sowohl elementar vor (als Graphit und als Diamant) als auch in gebundener Form in einer ungeheuren Fülle von Verbindungen (die gesamte organische Chemie mit Millionen von Verbindungen basiert auf Kohlenstoff). Von den anorganischen Kohlenstoffverbindungen sind die wichtigsten Kohlendioxid und diverse Carbonate, wie z.B. Calciumcarbonat (Kalkstein, Kreide, Marmor, Calcit, CaCO3), Magnesiumcarbonat (Magnesit, MgCO3) oder Dolomit (Calciummagnesiumcarbonat, CaMg(CO3)2). Die organischen Kohlenstoffverbindungen lassen sich aufgrund der riesigen Zahl an dieser Stelle nicht einmal ansatzweise aufzählen, beispielsweise sei auf die im Erdöl enthaltenen Alkane, CnH2n+2, verwiesen.

Elementarer Kohlenstoff in zwei Modifikationen.
Links Graphit auf Calcit; entlang der Grenze zwischen Calcit und Graphit sieht man einzelne Graphitinseln aus dem weißen Calcit durchscheinen; rechts ein Diamant mit 1.3 Karat. Fotos: Links Wikimedia Commons, Benutzer Ra'ike, rechts Wikimedia Commons, Rob Lavinsky.

Die Gewinnung von Kohlenstoff erfolgt meist aus natürlichen Lagerstätten (Kohle, Diamant, Graphit) oder durch Pyrolyse von Kohlenwassertoffen (Erdöl, Erdgas).

Eigenschaften
Kohlenstoff kommt in mehreren Modifikationen vor, die sich im Aufbau des Kristallgitters unterscheiden: Diamant weist ein hexagonales bzw. kubisches Raumgitter auf, Graphit ist in ebenen Schichten organisiert. Fullerene sind hohlkugelförmige Gebilde mit einer geraden C-Zahl, Kohlenstoff-Nanoröhrchen bestehen aus sehr dünnen und sehr langen Röhren.

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der verschiedenen Modifikationen unterscheiden sich erheblich. Natürlicher Graphit bildet eine graue, stark abfärbende Masse, die sich fettig anfühlt, leitet den elekrischen Strom und ist thermisch sehr beständig. Diamant hingegen ist sehr hart, elektrisch isolierend und der beste bekannte Wärmeleiter.

Anwendungen
Die Anwendungen von Kohlenstoff sind zu vielfältig um sie an dieser Stelle vollständig beschreiben zu können. Exemplarisch seien ein paar Anwendungen aufgezählt: Graphit als Schmiermittel, Koks zum Verhütten von Erzen, Kohlebürsten in Motoren, Elektroden zur Elektrolyse, Kohlenstoff-Fasern für Verbundwerkstoffe z.B. im Flugzeugbau, Ruß in Schuhcreme, Graphit als Moderator und Reflektor in Kernkraftwerken, das radioaktive 14C-Isotop zur Altersbestimmung, Aktivkohle zur Reinigung von Flüssigkeiten und Gasen, ....

Nicht zuletzt sei auf die Tatsache hingewiesen, dass das Isotop 12C die Basis für die relativen Atomgewichte ist. 12C hat also das relative Atomgewicht 12.00000, während natürlich vorkommender Kohlenstoff ein durchschnittliches relatives Atomgewicht von 12.01 aufweist, da ca. 1% aller Kohlenstoffatome 13C-Isotope sind.


(1) Die Isotopenzusammensetzung von Kohlenstoff kann örtlich variieren. Die IUPAC gibt deshalb für das Atomgewicht natürlich vorkommenden Kohlenstoffs ein Intervall an.


Home Kohlenstoffgruppe Kohlenstoff elementarer Kohlenstoff

Last Update: 2013-08-08