6CKohlenstoff

Kohlenstoff (von urgerm. kul-a-, kul-ō(n)- ,Kohle‘) oder Carbon (von lat. carbō ,Holzkohle‘, latinisiert Carboneum oder Carbonium) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol C und der Ordnungszahl 6. Im Periodensystem steht es in der vierten Hauptgruppe bzw. der 14. IUPAC-Gruppe oder Kohlenstoffgruppe sowie der zweiten Periode.

Es kommt in der Natur sowohl in gediegener (reiner) Form (Diamant, Graphit, Chaoit) als auch chemisch gebunden (z. B. in Form von Carbiden, Carbonaten, Kohlenstoffdioxid, Erdöl, Erdgas und Kohle) vor. Aufgrund seiner besonderen Elektronenkonfiguration (halbgefüllte L-Schale) besitzt es die Fähigkeit zur Bildung komplexer Moleküle und weist von allen chemischen Elementen die größte Vielfalt an chemischen Verbindungen auf. Diese Eigenschaft macht Kohlenstoff und seine Verbindungen zur Grundlage des Lebens auf der Erde.

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Atomare Eigenschaften

Relative Atommasse12,011 ±0,002 [12,0096 … 12,0116]
Atommasse12,0111 u

Atomradien

Radius (empirisch)70 pm
Radius (berechnet)67 pm
Kovalenter Radius76 pm
Van-der-Waals-Radius170 pm

Atomhülle

ElektronenkonfigurationHe 2s2 2p2
Ionisierungsenergie(1.) 11,260288 eV
(2.) 24,383154 eV
(3.) 47,88778 eV
(4.) 64,49352 eV
(5.) 392,09051 eV
Schalenmodell
Elektronen
k-Schale:2
l-Schale:4

Physikalische Eigenschaften

Aggregatzustandfest
Dichteamorph: 1,95 [1,8 … 2,1] g·cm−3
Graphit: 2,26 g·cm−3
Diamant: 3,51 g·cm−1
Molares Volumen5,31·10-6 m3·mol−1
SchallgeschwindigkeitDiamant: 18.350 m·s−1 (293,1 K)

Temperaturen

Sublimationspunkt3.915 K
Tripelpunkt4.600 K @ 10,8 MPa
Sprungtemperatur15 K

Enthalpien

Schmelzenthalpie117 kJ·mol-1
Verdampfungsenthalpie715 kJ·mol-1
Bindungsenergie717 kJ·mol-1

Wärme und Leitfähigkeit

Spezifische WärmekapazitätGraphit: 427 J·kg−1·K−1
Diamant: 709 J·kg−1·K−1
Wärmeleitfähigkeit140 W·m-1·K-1
Ausdehnungskoeffizient7,1·10-6 K-1
Austrittsarbeit4,81 eV

Härten

Mohshärte0,51

Elastizitätseigenschaften

Kompressionsmodul33 GPa

Elektrische Eigenschaften

Wiederstand1·10-5 Ωm

Magnetismus

Magnetismusdiamagnetisch
Magnetische Suszeptibilität-5,9·10-6 cm3·mol−1

Optische Eigenschaften

Reflexionsgrad27 %
BrechungsindexDiamant: 2,417

Chemische Eigenschaften

Basizitätleicht sauer
Oxidationszustand-4 … 4

Elektronegativität

Pauling-Skala2,55
Sanderson-Skala2,75
Allred-Rochow-Skala2,5
Mulliken-Skala2,48
Allen-Skala2,544
Ghosh-Gupta-Skale6,233 eV
Boyd-Edgecombe-Skale2,6
Nagle-Skale2,55
Pearson-Skale6,27 eV

Weitere Eigenschaften

Natürliches Vorkommenprimordial
Kristallstrukturhexagonal
Goldschmidt-Klassifikationatmophil
Supraleitermit Sprungtemperatur unter speziellen Bedingungen
Preis/kg0,122 USD

Natürliche Häufigkeiten

satellite_alt
Universum
5·106 ppb ≈ 5,02·1016 M☉
sunny
Sonne
3·106 ppb ≈ 5,96·1015 Mt
destruction
Meteorit
1,5·107 ppb ≈ 15 kg
public
Erdkruste
1,8·106 ppb ≈ 4,98·107 Mt
water_drop
Ozeane
28.000 ppb ≈ 38,3 Mt
waves
Fließendes Gewässer
1.200 ppb ≈ 19,2 Gt
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Menschlicher Körper
2,3·108 ppb ≈ 16,1 kg