Grundämne · referensblad

Kol

Kol (C) är grundämne 6, en icke-metall i grupp 14 och period 2. Fyra valenselektroner gör starka C–C-bindningar, kedjor, ringar och nätverk möjliga — från organisk kemi till grafit och diamant.

Atomnummer6

Standardatomvikt[12.0096, 12.0116]

Grupp14

Period2

Blockp

Elektronkonfiguration[He] 2s2 2p2

Elektronstruktur

Vad styr kemin?

Grundämnena i grupp 14 har fyra valenselektroner. Hos de lättare medlemmarna dominerar kovalenta bindningar; längre ned i gruppen blir den metalliska karaktären tydligare.

För kol visar konfigurationen [He] 2s2 2p2 hur många ytterelektroner som kan delta i bindning. Skillnader i struktur och oxidationstal kan därför ge mycket olika material och föreningar.

Kemiska former

Föreningar, joner och material

Elementärt kol förekommer i allotroper som grafit och diamant, medan grafen motsvarar ett enda grafitliknande lager. I föreningar kan kol bilda kedjor, ringar, multipla bindningar, karbonater, koldioxid, kolväten och biokemins molekylära stommar.

Fysikaliskt beteende

Tillstånd och fasövergångar

Referenstillståndet vid rumstemperatur är fast ämne. Den angivna densiteten är 1.821 g/cm³. Tryck, renhet, allotropi och kristallstruktur kan påverka uppmätta fysikaliska värden.

Förekomst och användning

Var kol finns och används

Kol finns i levande molekyler, grafit, diamant, koldioxid och många mineral och material. Användningarna sträcker sig från elektroder och stål till kompositer och diamantverktyg.

I praktiken

Konkreta användningar

Livets molekyler

Kol bildar de molekylära stommarna i proteiner, kolhydrater, lipider, nukleinsyror och många andra biologiska föreningar.

Grafit

I grafit är kolatomer bundna i lager. Strukturen ger elektrisk ledningsförmåga och gör att lagren relativt lätt kan glida mot varandra.

Diamant

I diamant bildar kol ett tredimensionellt nätverk av starka kovalenta bindningar. Det förklarar den höga hårdheten och användningen i slip- och skärverktyg.

Kompositmaterial

Kol används eller studeras inom kompositmaterial. Den relevanta egenskapen beror på kemisk form, sammansättning och det material eller den process där grundämnet ingår.

Plats i periodiska systemet

Vad grannarna visar

Kol ligger i period 2, grupp 14 och p-blocket. Det visade grannskapet omfattar bland annat Bor, Kväve, Aluminium, Kisel. Jämförelser med dessa grundämnen gör det lättare att följa trender i atomstorlek, jonisationsenergi, elektronegativitet och bindning.

Referensdata

Fysikaliska och atomära egenskaper

Klassificeringpolyatomig icke-metall

Aggregationstillstånd vid rumstemperaturfast ämne

Elektronskal2 · 4

Densitet1.821 g/cm³

Smältpunkt—

Kokpunkt—

Pauling-elektronegativitet2.55

Första jonisationsenergi1 086 kJ/mol

Elektronaffinitet121.8 kJ/mol

Värdena beskriver grundämnet eller den neutrala atomen där det är relevant. Fysikaliska data kan bero på allotropi, tryck, renhet och mätförhållanden.

Historia

Upptäckt och identifiering

Kol eller material som innehåller grundämnet var kända redan i antiken, långt före den moderna kemin. Tidig materialanvändning, kemisk identifiering och den senare definitionen genom atomnummer är olika historiska steg.

Isotoper

Hur isotopsammansättningen påverkar talen

Standardatomvikten anges som intervallet [12.0096, 12.0116]. Naturliga prover kan variera något i isotopförhållande, så ett enda fast decimalvärde skulle dölja verklig variation.

Kol har minst en stabil isotop. Isotoper har samma antal protoner och är därför samma grundämne, men de har olika antal neutroner och olika atommassa.

Säkerhet

Hantering och exponering

Risken med kol beror på kemisk form, dos och exponeringsväg. Grundämnet, dess joner och dess föreningar kan ha mycket olika biologiska och miljömässiga effekter; säkerhetsdata måste därför bedömas för det konkreta ämnet.