2.

Eigenschaften

Die relative Atommasse von Kohlenstoff beträgt 12,01115. In der Natur kommt er als Diamant und Graphit in elementarer Form vor. Diese zwei Modifikationen sind Feststoffe mit extrem hohen Schmelzpunkten und lösen sich bei gewöhnlichen Temperaturen in keinem der üblichen Lösungsmittel. Eine weitere, allerdings nichtkristalline Form, ist der amorphe Kohlenstoff. Aufgrund der unterschiedlichen Gitterstrukturen differieren die drei Formen in ihren physikalischen Eigenschaften stark. Bei Diamant, dem härtesten bekannten Material, ist jedes Kohlenstoffatom in einem dreidimensionalen Gitter von vier anderen Atomen umgeben. Graphit besteht dagegen aus schwach miteinander verbundenen ebenen Schichten, in denen die Kohlenstoffatome hexagonal angeordnet sind.

Im amorphen Kohlenstoff sind die Atome nicht kristallin, sondern regellos angeordnet. Man erhält ihn, wenn man beispielsweise reinen Zucker bei 900 °C unter Luftausschluss erhitzt.

Kohlenstoff besitzt die Fähigkeit, sich mit anderen Atomen unter Bildung von komplexen Ketten und Ringen zu verbinden. Dank dieser Eigenschaft gibt es unzählige Kohlenstoffverbindungen, wobei die einfachsten aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen. Die ersten Kohlenstoffverbindungen der lebenden Materie wurden zu Beginn des 19. Jahrhunderts gefunden; die „organische” Chemie (siehe Chemie, organische) war damit geboren.

Bei gewöhnlichen Temperaturen ist Kohlenstoff nicht sonderlich reaktionsfreudig. Bei höheren Temperaturen reagiert er dagegen mit den meisten Metallen unter Bildung von Carbiden. Bei der Reaktion mit Sauerstoff können sich Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO₂) bilden. Als Koks wird Kohlenstoff eingesetzt, um aus oxidischen Erzen den Sauerstoff zu entfernen und das reine Metall zu erhalten. Auch mit den meisten nicht metallischen Elementen geht Kohlenstoff Verbindungen ein, wenn auch einige von ihnen, z. B. Tetrachlormethan (CCl₄), auf indirektem Wege gebildet werden müssen.