KOHLENSTOFF


Geschichte

Der Kohlenstoff ist zweifelsohne das Element, welches der Menschheit am längsten bekannt. Die neuzeitliche Geschichte des Kohlenstoffs beginnt im ausgehenden 18. Jahrhundert, als Antoine Laurant de Lavoisir im Jahre 1775 den elementaren Charakter des Kohlenstoffs in seiner Form als Ruß zuschreibt. Vier Jahre später erkennt dann Carl Wilhelm Scheele, dass auch der Graphit chemisch gesehen mit Lavoisirs Carboneum identisch ist, und 1796 schließlich erkennt Smithson Tennant auch den Diamanten als Kohlenstoff.

Vorkommen

Kohlenstoff ist das wichtigste Element der Biosphäre, es ist in Lebewesen nach Sauerstoff nach Gewicht das häufigste Element. Geologisch dagegen zählt es nicht zu den häufigsten Elementen. Kohlenstoff ist in allen Lebewesen enthalten. Am häufigsten findet man Kohlenstoff in Form von anorganischem Carbonatgestein. Carbonatgesteine sind weit verbreitet und bilden zum Teil Gebirge. Bekannte Kohlenstoffvorkommen sind die fossilen Brennstoffe Kohle, Erdöl und Erdgas. Diese sind keine reinen Kohlenstoffverbindungen, sondern eine Mischung aus vielen verschiedenen organischen Verbindungen. Kohlenstoff kommt weiterhin in der Luft als Kohlenstoffdioxid vor. Es ist an der Zusammensetzung der Luft zu etwa 0,04 % beteiligt.

Formen von Kohlenstoff

• Aktivkohle

• Ruß

• Kohlenstoffnanoschaum

• Diamant

• Graphit…

Verbindungen

Kohlenstoff ist das Element, das nach Wasserstoff die meisten Verbindungen aller Elemente bilden kann. Besonderheiten des Kohlenstoffs sind es, Ketten und Ringe mit sich selbst und anderen Elementen sowie Doppel- und Dreifachbindungen unter Beteiligung von π-Orbitalen zu bilden. Aufgrund seiner mittelstarken Elektronegativität hat er ein gutes Bindungsvermögen sowohl zu elektropositiveren als auch zu elektronegativeren Elementen. Alle Oxidationsstufen von −IV bis +IV kommen in der Natur in anorganischen oder organischen Verbindungen vor.

z.B. O2 ist ein durch viele Verbrennungsvorgänge entstehendes Treibhausgas. CO2 kann giftig wirken; jedoch reichen die Konzentrationen und Mengen in der Luft oder durch die Aufnahme von beispielsweise Limonade hierfür bei weitem nicht aus. Es besitzt ein breites technisches Anwendungsspektrum: In der chemischen Industrie z. B. wird es zur Gewinnung von Harnstoff eingesetzt. In fester Form als Trockeneis wird es als Kühlmittel verwendet, überkritisches Kohlenstoffdioxid dient als Löse- und Extraktionsmittel.

Gewinnung und Darstellung von Kohlenstoffdioxid

Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe, insbesondere der fossilen Energieträger. Dabei fallen weltweit etwa 36 Gigatonnen Kohlenstoffdioxid pro Jahr an, die in die Atmosphäre abgegeben werden. Verfahren, das Kohlenstoffdioxid abzuscheiden und in tiefen Gesteinsschichten endzulagern, stehen derzeit am Anfang ihrer Entwicklung und sind noch nicht serienreif; ihre Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit insbesondere in nachhaltigen Energiesystemen wird kritisch bewertet

Isotope

Die wichtigsten Isotope sind zwei stabile, natürliche Isotope mit den Massenzahlen zwölf und 13. Ersteres hat einen Anteil von 98,9 Prozent, Zweiteres von 1,1 Prozent. Von den instabilen Isotopen ist Kohlenstoff 14 mit einer Halbwertszeit von 5 730 Jahren wohl am bekanntesten, da es zur Altersbestimmung fossiler Überreste verwendet wird.

Verwendung

Die Anwendungen und Einsatzbereiche von Kohlenstoffverbindungen sind sehr vielfältig: Kohle, Erdöl und Erdgas sind als fossile Energieträger die wichtigste Grundlage der Energiewirtschaft und bilden damit eine Grundstütze der Industriegesellschaft. Die Kohlenwasserstoffe sind die Basis der Kunststoffindustrie und der Pharmabranche. Allein elementarer Kohlenstoff in Form von Naturgrafit wird in vielen Bereichen verwendet:

• Elektromotoren

• Schmier- Gleitmittel

• Bleistiftminen…

Ökologische Bedeutung des Kohlenstoffes

Kohlenstoff ist an allen dynamischen Prozessen der Ökosphäre beteiligt. Der globale Kohlenstoffkreislauf stellt die Grundbedingung für die Entstehung und Entwicklung des Lebens auf der Erde dar. Der Kohlenstoffgehalt der gesamten Biomasse wird auf 300 Milliarden Tonnen geschätzt. Im menschlichen Körper ist Kohlenstoff mit 10,7 Prozent nach Wasserstoff und Sauerstoff das wichtigste Element.

Kohlenstoffaustausch mit Lebewesen und Boden

Die Fotosynthese ist der Prozess, der anorganischen Kohlenstoff in organischen Kohlenstoff (Zucker) umwandeln kann. Der umgekehrte Prozess wird Atmung genannt, dabei werden Zucker zur Energiegewinnung abgebaut, wir atmen Kohlendioxid aus. Der meiste organische Kohlenstoff in Lebewesen wird auf diese Art und Weise wieder in anorganisches Kohlendioxid umgewandelt. Aber ein Teil bleibt dauerhaft in organischen Strukturen eingeschlossen.

Weitere Beiträge

PTC

Kaltleiter sind Halbleiterwiderstände, die temperaturabhängig sind. Kaltleiter haben einen positiven Temperaturkoeffizienten (TK) und werden deshalb auch PTC-Widerstände genannt (PTC = Positive Temperature Coefficien
Weiterlesen

NTC

Heißleiter sind temperaturabhängige Halbleiterwiderstände. Sie haben einen stark negativen Temperaturkoeffizienten (TK). Deshalb werden sie auch NTC-Widerstände genannt (NTC = Negative Temperature Coefficient).
Weiterlesen

4 Kommentare zu „KOHLENSTOFF“

  1. Finde diese Website echt gut zum lernen würde mich freuen wenn demnächst ein Beitrag zum Thema Reibungskraft veröffentlicht wird.
    Vielen Danke Ich wünsche ihnen noch eine Einhorntastischen Tag

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.