Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Meerdere fysieke vormen
- Structuur van koolstofatoom
- Chemische eigenschappen
- Koolstofkettingen
Koolstof is een van de meest voorkomende chemische elementen op aarde en valt vanwege zijn massa alleen voor zuurstof op de tweede plaats. Het leven op aarde is het bestaan van koolstof, omdat het de chemische basis is voor alle levende wezens op deze planeet. Vanwege de vier valentie-elektronen binden koolstofmoleculen zich met zuurstof, waterstof en stikstof. Koolstof bindt ook met fosfor en zwavel om de biochemische bouwstenen te vormen die vetten, eiwitten en koolhydraten bevatten. Zonder koolstof zouden mensen niet bestaan in de vorm die ze tegenwoordig hebben.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Karakteristieken omvatten het vermogen om zich te binden met zuurstof, waterstof, stikstof, fosfor en zwavel. Biochemische koolstofverbindingen zijn essentieel voor al het leven op de planeet. Vanwege zijn bindingsvermogen kan koolstof enkele, dubbele of drievoudige covalente bindingen vormen met andere atomen.
Meerdere fysieke vormen
Als een allotroop biochemisch element bestaat koolstof in meerdere fysische vormen, hoewel ze chemisch vergelijkbaar zijn. Koolstof bestaat als grafiet, diamant of koolstofresidu dat achterblijft wanneer op koolstof gebaseerde verbindingen warmte en druk ervaren. Grafiet, dat bestaat in een plaatachtige structuur, is zacht en geleidt elektriciteit. Diamant is daarentegen extreem hard, geleidt geen elektriciteit en is inert. Koolstofresidu omvat kolen, houtskool en andere stoffen die mensen gebruiken voor energie.
Structuur van koolstofatoom
Een stabiel koolstofatoom bezit zes protonen, zes neutronen en zes elektronen, resulterend in een atoommassa van 12.011 en staat op de zesde positie op het periodiek systeem der elementen. Vier van zijn elektronen bevinden zich in de buitenste schil van het atoom, terwijl de andere twee bestaan in de binnenste schil. Vaste-stofmoleculen die alleen uit gebonden koolstofatomen bestaan, vormen tetraëdrische of hexagonale vormen, afhankelijk van de fysische status van de stof.
Chemische eigenschappen
Koolstof verbrandt in zuurstof om koolstofdioxide en koolmonoxide te maken. Koolstof kan ook carbiden vormen bij verhitting met oxiden. Bijvoorbeeld, calciumoxide verwarmd met koolstof vormt calciumcarbide en koolmonoxide. Bovendien werken koolstofverbindingen zoals koolmonoxide als een reductiemiddel voor metaaloxiden. Het toepassen van extreme warmte van een bron zoals een oven op ijzeroxide in een omgeving van koolmonoxide vermindert bijvoorbeeld het ijzeroxide tot ijzer.
Koolstofkettingen
Koolstof kan koolstofketens vormen in enkele, dubbele en drievoudige bindingen met andere koolstofatomen. Dit proces wordt catenatie genoemd en vormt de basis voor het maken van organische verbindingen en de studie van organische chemie. Hoewel andere elementen zoals silicium of germanium in staat zijn tot beperkte catenatie, kan koolstof ook ketens van onbeperkte grootte vormen. Bovendien kan alleen koolstof dubbele en drievoudige bindingen catenaten, terwijl andere elementen alleen enkele bindingen kunnen vormen.