Hvad er elementært kulstof?
Elementet carbon er et ikke-metallisk materiale, der indeholder seks elektroner. Trækul, en form for kulstof, er blevet brugt siden forhistorisk tid. Navnet carbon kommer fra det latinske ord carbo, der betyder trækul. Kulstof findes i organisk materiale, såsom planter og dyr, og i uorganiske materialer, såsom mineraler og malm. Elementært carbon henviser til de uorganiske former for kulstof, der kan findes i krystallinske og amorfe former.
Krystallinske former har elementære carbonatomer arrangeret i et regelmæssigt mønster, medens carbonatomerne i amorfe former ikke har regelmæssige mønstre. De to krystallinske former for elementært kulstof er diamanter og grafit. Diamantkrystallinsk struktur dannes af hvert carbonatom, der skaber en kovalent binding ved at dele et par elektroner med fire andre carbonatomer. Kovalente bindinger er de stærkeste kemiske bindinger, som menneskeheden kender. Diamanter er de hårdest kendte stoffer og de mindst flygtige med et smeltepunkt på 3.524 ° C.
Den krystallinske struktur af grafit dannes af carbonatomer, der skaber stramme hexagonale bindinger med andre atomer i samme plan, og en løsere binding mellem atomer i forskellige plan. En løs binding mellem fly gør grafit meget blød og gør det muligt at bruge grafit som smøremiddel. I modsætning til diamanter er grafit en god elektrisk leder.
Før 1955 kom alle diamanter fra naturlige forekomster. I 1955 viste laboratorietest, at anvendelse af højt tryk og temperatur på grafit i nærvær af en katalysator kunne skabe syntetiske diamanter. Syntetiske diamanter bruges mest til industrielle formål.
Amorf kulstof dannes, når et materiale, der indeholder kulstof, forbrændes uden tilstrækkeligt ilt til at muliggøre fuldstændig forbrænding. Den resulterende sorte kulstof kan bruges til at skabe tørcellebatterikerner, blæk, maling og er et kritisk element i fremstillingen af gummiprodukter. Sort kulstof er også biproduktet fra skovbrande og utilstrækkelig forbrænding af brændstoffer i biler, produktionsanlæg og kulbaseret elektrisk produktion. Dieselbrændstof skaber mere sort kulstof end benzin under forbrænding. Sort kulstof kan forårsage både sundhedsmæssige og miljømæssige problemer.
Et fint partikelformigt stof, der kan forårsage sundhedsmæssige problemer, er amorf elementært kulstof. Astma og kronisk bronkitis er blevet knyttet til sort kulstof, og der er noget, der tyder på, at sort kulstof eller sod kan øge risikoen for emfysem og lungekræft. Sort kulstof er også en faktor i klimaændringerne. Da sort kulstof forbliver i atmosfæren i uger snarere end det århundrede, som kuldioxid gør, ses faldende emissioner af sort kulstof som en af de hurtigste måder til muligvis at reducere virkningerne af globale klimaændringer.