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Kohlenstoff

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Kohlenstoff, C, 6
Elementkategorie Nichtmetalle
Gruppe, Periode, Block 14, 2, p
Aussehen Graphit: schwarz
Diamant: transparent
Lonsdaleit: gelbbraun
Chaoit: dunkelgrau
CAS-Nummer

7440-44-0
7782-42-5 (Graphit)
7782-40-3 (Diamant)

EG-Nummer 231-153-3
ECHA-InfoCard 100.028.321
Massenanteil an der Erdhülle 0,087 % (13. Rang)[1]
Atomar[2]
Atommasse 12,011 (12,0096 – 12,0116)[3][4] u
Atomradius (berechnet) 70 (67) pm
Kovalenter Radius 76 pm
Van-der-Waals-Radius 170 pm
Elektronenkonfiguration [He] 2s2 2p2
1. Ionisierungsenergie 11.2602880(11) eV[5] ≈ 1086.45 kJ/mol[6]
2. Ionisierungsenergie 24.383154(16) eV[5] ≈ 2352.62 kJ/mol[6]
3. Ionisierungsenergie 47.88778(25) eV[5] ≈ 4620.47 kJ/mol[6]
4. Ionisierungsenergie 64.49352(19) eV[5] ≈ 6222.68 kJ/mol[6]
5. Ionisierungsenergie 392.090515(25) eV[5] ≈ 37831 kJ/mol[6]
Physikalisch[2]
Aggregatzustand fest
Modifikationen 3 (u. a. Graphit und Diamant)
Kristallstruktur Graphit: hexagonal
Diamant: kubisch flächenzentriert
Dichte Graphit: 2,26 g/cm3
Diamant: 3,51 g/cm3[7]
Mohshärte Graphit: 0,5
Diamant: 10
Magnetismus diamagnetisch
Graphit:[8] χm = −450...−85 · 10−6 (anisotr.),
Diamant:[9] χm = −22 · 10−6 (isotrop)
Sublimationspunkt 3915[10] K (3642 °C)
Molares Volumen Graphit: 5,31 · 10−6 m3·mol−1
Diamant: 3,42 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie Sublimation: 715 kJ·mol−1
Schallgeschwindigkeit Diamant: 18350 m·s−1
Spezifische Wärmekapazität Graphit: 709 J·kg−1·K−1[11]
Diamant: 427 J·kg−1·K−1
Austrittsarbeit 4,81 eV
Chemisch[2]
Oxidationszustände −4 bis +4
Elektronegativität 2,55 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
10C {syn.} 19,255 s ε 3,648 10B
11C {syn.} 20,39 min β+, ε 1,982 11B
12C 98,9 % Stabil
13C 1,1 % Stabil
14C < 10−9 % 5730 a β− 0,156 14N
15C {syn.} 2,449 s β− 9,772 15N
16C {syn.} 0,747 s β− 8,012 16N
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
  Spin-
Quanten-
zahl I 		γ in
rad·T−1·s−1 		Er (1H) fL bei
B = 4,7 T
in MHz
12C 0 0 – –
13C 1/2 +6,728 · 107 0,0159 050,33
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[12]
keine GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze[12]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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.

  1. ↑ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  2. ↑ Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Kohlenstoff) entnommen.
  3. ↑ Angegeben ist der von der IUPAC empfohlene Standardwert, da die Isotopenzusammensetzung dieses Elements örtlich schwanken kann, ergibt sich für das mittlere Atomgewicht der in Klammern angegebene Massenbereich. Siehe: Michael E. Wieser, Tyler B. Coplen: Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report). In: Pure and Applied Chemistry, 2010, S. 1 (doi:10.1351/PAC-REP-10-09-14).
  4. ↑ IUPAC, Standard Atomic Weights Revised 2013.
  5. ↑ a b c d e Eintrag zu carbon in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. und NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1). Hrsg.: NIST, Gaithersburg, MD. doi:10.18434/T4W30F (physics.nist.gov/asd). Abgerufen am 11. Juni 2020.
  6. ↑ a b c d e Eintrag zu carbon bei WebElements, www.webelements.com, abgerufen am 11. Juni 2020.
  7. ↑ A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 864.
  8. ↑ M. D. Simon, A. K. Geim: Diamagnetic levitation: Flying frogs and floating magnets. In: Journal of Applied Physics. 87, 2000, S. 6200–6204 (doi:10.1063/1.372654).
  9. ↑ Robert C. Weast (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
  10. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-8.
  11. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-135.
  12. ↑ a b Eintrag zu Kohlenstoff in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 30. April 2017. (JavaScript erforderlich)

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