Kohlenstoff

Kohlenstoff
Als Holz-, Knochen-, Blutkohle-, oder Ruß war Kohlenstoff den Menschen schon in vorgeschichtlicher Zeit bekannt und wurde als Brenn- und Zeichenmaterial verwendet. 1787 erkannte der Chemiker Antoine L. Lavoisier den Elementcharakter des Kohlenstoffs und 1796 stellte S. Tenannt den Kohlenstoff erstmal künstlich her. Das Diamant und Graphit aus reinem Kohlenstoff besteht, bewiesen zwei britische Chemiker um 1807. Das chemische Symbol „C“ wurde 1814 von J. J. Berzelius vorgeschlagen.
Durch mein zweiseitiges Referat werde ich versuchen, Ihnen das Atom vorzustellen:

Das Kohlenstoffatom
Kohlenstoff (C) ist ein nichtmetallisches Element. Seine Protonenzahl beträgt 6. Durch seinen Atombau besitzt Kohlenstoff in Verbindungen vier Elektronenpaare. Somit kann er vier Atome eines einwertigen Elementes binden, wie zum Beispiel Wasserstoff zu Methan.
Dadurch, dass sich die vier Bindungen abstoßen, entsteht ein Molekül in Form eines Tetraeders, in dessen Mittelpunkt sich das Kohlenstoffatom befindet.
Bekannte Kohlenstoffverbindungen bzw. Oxide sind beispielsweise Kohlendioxid
(CO2), das für den Treibhauseffekt die Ursache ist, sowie das giftige Kohlenmonoxid. Das Atomgewicht beträgt 12,001 u, die Ordnungszahl ist 6, die Siedetemperatur liegt bei ~ 4830 °C und die Schmelztemperatur liegt bei über 3550 °C. Das Kohlenstoffatom besitzt insgesamt zwei Schalen und hat insgesamt zwei stabile Isotope (12C und 13C). Das natürliche Gemisch besteht zu 98,90% aus 12C und zu 1,10% aus 13C. Es gibt auch ein drittes Isotop, das allerdings instabil ist. Es ist 14C, das meist zur Altersbestimmung eingesetzt wird. 14C ist jedoch radioaktiv und ein â-Strahler. Es hat eine Halbwertszeit von 5760 Jahren.

Eigenschaft
Kohlenstoff ist ein geruch- und geschmackloser Stoff, der in mehreren Modifikationen vorkommt. Die Bekanntesten und Wichtigsten davon sind Graphit und Diamant. Diese unterscheiden sich durch den Kristallaufbau. Die chemischen Eigenschaften vom Kohlenstoff sind einzigartig, da er mit zahllosen Elementen eine Verbindung eingeht und er dadurch die größte Anzahl von Verbindungen besitzt. Die größte Gruppe dieser Verbindungen wird durch Kohlenstoff und Wasserstoff gebildet. Momentan sind Millionen von solch organischen Verbindungen bekannt, doch es werden von Jahr zu Jahr immer mehr. So ist das Kohlenstoffatom in organischen Substanzen viel öfter Vertreten als in anorganischen Substanzen. Kohlenstoff ist das erste Element der Gruppe der „Tetrele“ der sogenannten Kohlenstoffgruppe, dem die Elemente:
Kohlenstoff (C), Silicium (Si), Germanium (Ge), Zinn (Sn) und Blei (Pb)
angehören. Im elektronischen Grundzustand besitzt es folgende Elektronenkonfiguration: 1s2 2s2 2p2.

Vorkommen
Der Hauptanteil des Kohlenstoffs auf der Erde ist in Carbonaten (z.B. CaCO3) gebunden. Kohlenstoffdioxid (CO2) ist ein Bestandteil der Luft. Alle Lebewesen sind auf der Basis von Kohlenstoffverbindungen aufgebaut. Kohle, Erdöl und Erdgas enthalten Kohlenstoff beziehungsweise sind Kohlenstoffverbindungen. Kohlenstoffverbindungen sind in der Natur weit verbreitet. Experten meinen sogar, dass Kohlenstoff 0.032 % der Erdkruste ausmacht. Kohlenstoff kommt in der Natur oft in großen Mengen als Steinkohle vor. In Diamant und Graphit wird reiner kristalliner Kohlenstoff gefunden. Im Diamant ist jedes Kohlenstoffatom von vier anderen
umgeben in Form eines regelmäßigen Tetraeders, d.h.: in alle Raumrichtungen gleiche Orientierung. Diamanten findet man hauptsächlich in alten Vulkanschloten, eingebettet in dem weichen, basischen Gestein Kimberlit, wo solche Schlote 1870 erstmals entdeckt wurden. Man findet sie auch in angeschwemmten Kieseln und an Meeresstränden, in die sie durch Verwitterung und Erosion der Schlote gelangten. Hauptvorkommen liegen unter anderem in Kimberley/Republik Südafrika und Kongo.
Diamant ist vor allem das härteste natürliche Material und wird oft als Schleifmittel für harte Materialien angewandt. Die Ursache dieser außergewöhnlichen Härte von Diamant, ist das dreidimensionale Atomgitter. Diamanten werden hauptsächlich als Schmuck weiterverarbeitet. Zudem ist Diamant ein Nichtleiter und farblos. Diamant ist im normalen Flammenofen unschmelzbar, verwandelt sich jedoch in Graphit. Graphit kann man allerdings auch in Diamant durch hohes Drücken umwandeln. Graphit ist meistens organischen Ursprungs. Natürliche Graphitlager findet man in vielen Ländern wie z.B. Sri Lanka, USA, Mexiko, Sibirien und Rußland. Graphit kommt allerdings auch auf Ceylon und Madagaskar in großen Mengen vor.
Kohlenstoff steht an 13. Stelle der Häufigkeit von Atomen. Er kommt nicht nur auf der Erde vor, sondern auch auf der Sonne und in Meteoriten. Auch 18% des menschlichen Gewichtes gehen auf Kosten dieses Atoms. Einen Nachweis von Kohlenstoff findet man auch im Alltag, wenn man beispielsweise einen Toast verbrennt → das Verkohlte, beziehungsweise das Schwarze, ist ein Nachweis von Kohlenstoff.
Natürlich hat Kohlenstoff auch eine unglaublich vielfältige Verwendung. Aufgrund seiner guten thermischen Leitfähigkeit, Hitzebeständigkeit und Widerstandsfähigkeit wird Kohlenstoff in Form von Naturgraphit zur Herstellung feuerfester Produkte, zum Beispiel für Hochöfen verwendet.

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