Kohlenstoff

Links ein Diamant, rechts ein Stück Grafit. Beide bestehen aus reinem Kohlenstoff. Die Atome sind aber beim Diamant dichter angeordnet.

Kohlenstoff ist ein chemisches Element. Kohle und Holzkohle bestehen zum größten Teil aus Kohlenstoff. Diamanten bestehen aus reinem Kohlenstoff, ebenso Grafit, das in Bleistiftminen genutzt wird. In der Chemie hat Kohlenstoff die Abkürzung C.

Wenn Kohlenstoff-Atome in einem regelmäßigen Gitter liegen, ist es ein Diamant. Liegen die Atome in Plättchen, ist es Grafit. Kohlenstoff-Atome können sich aber auch sehr gut mit anderen Atomen zu Molekülen verbinden. Dann ist es beispielsweise Erdöl oder Erdgas.

Alle Lebewesen enthalten sehr viel Kohlenstoff, immer mit anderen Elementen zu Molekülen verbunden. Dann ist es nicht mehr schwarz wie Kohle, sondern kann irgendeine Farbe haben. Wenn wir also etwas essen, nehmen wir viel Kohlenstoff zu uns.

Kohlenstoff kann in einem Feuer verbrennen. Das geschieht, wenn wir Kohle, Holzkohle, Erdöl, Erdgas oder auch Holz und andere Dinge verbrennen. Dadurch wird es heiß und es entsteht Licht.

Was ist Kohlendioxid?

Bei den meisten Feuern entstehen zwei unsichtbare Gase. Am meisten entsteht das ungiftige Kohlendioxid. Es kann aber auch eine kleine Menge Kohlenmonoxid entstehen, das ist sehr giftig.

Wenn Kohle verbrennt, entsteht ein Gas. Das heißt „Kohlenstoffdioxid“, die meisten nennen es Kohlendioxid oder kürzen es mit CO₂ ab. Kohlendioxid ist ein unsichtbares Gas, das wir nicht riechen können. Es gibt viel davon in unserer Atmosphäre, das ist ganz natürlich.

Dies ist ein Modell für Kohlendioxid. In der Mitte sieht man in Schwarz das Kohlenstoff-Atom, links und rechts davon in Rot die beiden Sauerstoff-Atome. Die chemische Reaktion bei der Verbrennung von Kohlenstoff zu Kohlendioxid lautet: C + O₂ → CO₂. Verbrennt der Kohlenstoff unvollständig, dann lautet die Reaktion: C + O → CO, das ist Kohlenmonoxid.

Kohlendioxid entsteht aber nicht nur in einem Feuer, sondern auch im Körper der allermeisten Lebewesen. Mit der Luft atmen wir Sauerstoff ein. Der gelangt durch die Lungen ins Blut. In den Muskeln oder im Gehirn verbindet sich Sauerstoff mit Kohlenstoff, den wir über die Nahrung aufgenommen haben. So entsteht Kohlendioxid. Das atmen wir aus.

In den grünen Teilen der Pflanzen geschieht genau das Umgekehrte: Die Pflanzen können das Kohlendioxid wieder aufspalten und Sauerstoff in die Luft abgeben. Dazu brauchen sie Sonnenstrahlen, also Sonnenenergie.

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CO2

Bislang ging das in der Natur alles sehr gut. In der Atmosphäre hatte es immer ungefähr gleich viel Kohlendioxid. Wenn sich das änderte, dann nur über die Jahrtausende. Seit etwa hundert Jahren hat sich das aber stark geändert. Die Menschen holen sehr viel Kohlenstoff in Kohle, Erdöl oder Erdgas aus dem Erdboden. Auch verbrennen sie mehr Wald als nachwächst. Dadurch gibt es immer mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre. Das fördert die Erderwärmung, den Klimawandel.

In der Chemie drückt man das so aus: Kohlenstoff kürzt man mit einem C ab. Der Wortteil „di“ bedeutet „zwei“. Oxid hat mit Sauerstoff zu tun. Das kürzt der Chemiker ab mit einem O. Bei der Verbrennung verbindet sich also ein Kohlenstoffatom mit zwei Sauerstoffatomen. Deshalb heißt das Gas Kohlen-di-oxid.

Was ist Kohlenmonoxid?

Kohlenmonoxid entsteht, wenn etwas nicht richtig verbrennt, weil es zum Beispiel zu wenig Sauerstoff gibt oder weil es zu wenig heiß ist. Es gibt nur sehr wenig Kohlenmonoxid in der Luft. Kohlenmonoxid ist sehr giftig. Es kann Menschen zuerst bewusstlos machen und dann töten, wenn sie es einatmen. Das geschieht oft, wenn ein Haus brennt und jemand es nicht verlassen kann.

In der Natur gibt es sehr wenig Kohlenmonoxid. Die Natur selber kann es auch abbauen, oder es kann zu Kohlendioxid verbrennen. In der Chemie braucht man Kohlendioxid, um damit andere Verbindungen herzustellen.

In der Chemie drückt man das so aus: Ein Kohlenstoff-Atom verbindet sich nur mit einem Sauerstoff-Atom. Der Wortteil „mono“ bedeutet „allein“. Das Gas heißt dann Kohlen-mon-oxid.

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