Koolstof
Koolstof is uniek in zijn chemische eigenschappen, omdat het een
groter aantal verschillende verbindingen vormt, dan alle andere verbindingen van het
periodiek systeem bij elkaar.
De grootste groep verbindingen zijn de organische stoffen, gevormd van bindingen tussen koolstof en waterstof. We kennen al meer dan een miljoen organische stoffen en nog steeds ontdekken we er ieder jaar meer. Hoewel een
absolute classificatie ontbreekt, vormt koolstof ook nog een aantal anorganische verbindingen, maar dat zijn er veel minder dan de organische
koolstofverbindingen.
Koolstof als element is verdeeld in twee verschillende vormen, namelijk diamant en grafiet. Maar er zijn ook andere onvaste vormen, zoals organisch koolstof en zwarte rook. In de
chemische industrie wordt koolstof geproduceerd door suiker (sucrose) thermisch af te breken in afwezigheid van zuurstof. De fysische en chemische eigenschappen van koolstof zijn afhankelijk van de kristalvorm waarin het element aanwezig is. De dichtheid van koolstof varieert tussen 2,25
g/cm3 voor grafiet en 3,51 g/cm3 voor diamant. Het smeltpunt van grafiet is 3500
oC (6332 oF) en het kookpunt is 4830 oC (8726
oF). Elementair koolstof is een mengsel van slecht oplosbare zuren, basen en organische componenten. Bij hoge temperaturen reageert koolstof met zuurstof tot koolstofdioxide of
koolmonoxide. In reactie met hete oxidanten wordt
C6(CO2H)6 verkregen. Van de halogenen reageert alleen fluor met puur koolstof. Een wijd scala aan metalen kan bij hoge temperaturen met koolstof reageren tot carbiden.
Wanneer koolstof reageert met zuurstof vormt het drie stoffen:
koolstofmonooxide (CO), koolstofdioxide (CO2) en koolstof suboxide
(C3O2). De eerste twee stoffen spelen een belangrijke rol in industriële processen. Koolstof kan met halogenen reageren tot verschillende stoffen met de algemene formule
CX4, waarin X staat voor chloor, fluor, broom of jood. Bij kamertemperatuur is koolstoftetrafluoride gasvormig, koolstoftetrachloride is vloeibaar en de andere twee stoffen zijn vast. Er bestaan ook mengsels van koolstoftetrahaliden. De meest belangrijke is dichloordifluormethaan
(CCl2F2), bekend als freon.
Koolstof en koolstofcomponenten komen in de natuur overal voor. Koolstof is in 0,03% van de atmosfeer te vinden in de vorm van kooldioxide. Verschillende mineralen bevatten ook koolstof, onder andere kalksteen, dolomiet, gips en marmer. Alle levende wezens bestaan uit verbindingen tussen koolstof en
waterstof, zuurstof, stikstof en dergelijke. Wanneer planten en dieren dood gaan blijft organisch materiaal over dat wordt gebruikt als petroleum, asfalt of bitumen. Emissies van
aardgasproductie bevatten veel organische stoffen die bestaan uit koolstof en waterstof.
Toepassingen: Het vrije element koolstof kent veel verschillende toepassingen. Het is onder andere een onderdeel van diamantversiering en printer inkt. Grafiet wordt onder andere gebruikt als droge-cel en
lichtelektrodes, als potloodpunten en als smeerolie. Organisch koolstof, een vormloze soort koolstof, wordt gebruikt als gas absorbent en bleekmiddel.
Koolstofdioxide wordt gebruikt als prik in frisdrank, in brandblussers en, in vaste toestand, als koelmiddel.
Koolmonoxide wordt gebruikt als reductor in de metaalbewerkende industrie. Verschillende koolstofverbindingen zijn industriële oplosmiddelen. Freon wordt daarnaast gebruikt in koelsystemen. Calcium carbide wordt gebruikt voor
acetyleen productie. Daarnaast wordt het toegepast bij laswerkzaamheden en metaal snijden, en voor de bereiding van andere organische stoffen.
Elementair koolstof is vrijwel niet toxisch. Gezondheidseffecten die gerelateerd zijn aan koolstof worden
veroorzaakt door organische koolstofverbindingen en kooldioxides en monoxides. Inhalatie van vaste koolstof
en koolmonoxide ka leiden tot permanente schade aan de longen en het hart. Arbeiders die betrokken zijn bij de
productie van vaste koolstof krijgen vaak te kampen met longontsteking. Door blootstelling via de huid kunnen mensen
eczeem en slijmvliesontsteking krijgen.
Carcinogeniteit - Vaste koolstof is door de International Agency for Research on Cancer (IARC) aangemerkt als een groep 3 stof (dat wil zeggen: de stof is niet in te delen naar carcinogeniteit voor mensen).
C14 is een van de radionucleotiden die worden gebruikt bij atmosferische testen van nucleaire wapens. Dit is begonnen in 1945 in Amerika en eindigde in 1980 in China.
C14 is een van de radionucleotiden die lang aanwezig blijven op aarde en een risico vormen omdat ze kanker veroorzaken. De risico's zullen nog vele eeuwen aanwezig zijn.
C14 kan de placenta passeren en zich binden aan levend weefsel van foetussen, waardoor aangeboren afwijkingen worden veroorzaakt.
Er zijn tot nu toe geen negatieve milieueffecten gerapporteerd met betrekking tot koolstof. Wel speelt
koolstofdioxide een belangrijke rol in de ontwikkeling van het
broeikaseffect en de afbraak van de ozonlaag.
Klik hier voor de koolstofkringloop
Wat is actief kool?
|
|
