Hva er elementært karbon?

Elementet karbon er et ikke-metallisk materiale som inneholder seks elektroner. Trekull, en form for karbon, har blitt brukt siden forhistorisk tid. Navnet karbon kommer fra det latinske ordet carbo som betyr kull. Karbon kan finnes i organisk materiale som planter og dyr, og i uorganiske materialer som mineraler og malmer. Elementært karbon refererer til de uorganiske karbonformene som finnes i krystallinske og amorfe former.

Krystallinske former har elementære karbonatomer arrangert i et vanlig mønster mens karbonatomene i amorfe former ikke har regelmessige mønstre. De to krystallinske formene for elementært karbon er diamanter og grafitt. Diamantkrystallstruktur dannes av hvert karbonatom som skaper en kovalent binding ved å dele et par elektroner med fire andre karbonatomer. Kovalente bindinger er de sterkeste kjemiske bindinger kjent for menneskeheten. Diamanter er de hardest kjente stoffene og de minst flyktige med et smeltepunkt på 3.524 ° C.

Den krystallinske strukturen til grafitt dannes av karbonatomer som skaper tette sekskantede bindinger med andre atomer i samme plan, og en løsere binding mellom atomer i forskjellige plan. En løs binding mellom planene gjør grafitt veldig myk og gjør at grafitt kan brukes som smøremiddel. I motsetning til diamanter er grafitt en god elektrisk leder.

Før 1955 kom alle diamanter fra naturlige forekomster. I 1955 viste laboratorietesting at bruk av høyt trykk og temperatur på grafitt i nærvær av en katalysator kunne skape syntetiske diamanter. Syntetiske diamanter brukes mest til industrielle formål.

Amorf karbon blir til når et materiale som inneholder karbon brennes uten tilstrekkelig oksygen for å tillate fullstendig forbrenning. Det resulterende svarte karbonet kan brukes til å lage tørrcelle batterikjerner, blekk, maling, og er et kritisk element i produksjonen av gummiprodukter. Svart karbon er også biproduktet fra skogbranner og utilstrekkelig forbrenning av drivstoff i biler, produksjonsanlegg og kullbasert elektrisk produksjon. Dieseldrivstoff skaper mer svart karbon enn bensin under forbrenning. Svart karbon kan forårsake både helse- og miljøproblemer.

Et fint svevestøv som kan forårsake helseproblemer er amorft elementært karbon. Astma og kronisk bronkitt har blitt koblet til svart karbon, og det er noe som tyder på at svart karbon eller sot kan øke risikoen for emfysem og lungekreft. Svart karbon er også en faktor i klimaendringene. Siden svart karbon forblir i atmosfæren i flere uker fremfor århundret som karbondioksid gjør, blir reduserende utslipp av svart karbon sett på som en av de raskeste måtene å muligens redusere effekten av globale klimaendringer.