Kol

Kol Definition

noun
plural: Kol
karbon, /ˈkɑɹbən/

(biokemi) Det kemiska grundämnet med atomnumret 6, och är vitt spridd och bildar organiska föreningar när det kombineras med väte, syre osv.

Etymologi: Latin carbō (”kol”, ”kol”). Symbol: C

Översikt

Kol är ett av de kemiska grundämnen som finns i naturen. Ett kemiskt grundämne avser den rena substansen av en typ av atom. För närvarande är 94 naturliga grundämnen medan 24 är syntetiska. Kol är ett av de vanligaste grundämnena i levande varelser tillsammans med syre, väte och kväve.

Kolets egenskaper

Kol är det sjätte grundämnet i det periodiska systemet. Dess atomvikt är 12,011. Dess symbol är C. Dess sublimeringspunkt är 3642 °C. Kol är en icke-metall. Dess atomnummer är 6. Det tillhör grupp 14 i det periodiska systemet. Det kan förekomma som en atom eller som ett rent grundämne. Beroende på den strukturella konfigurationen varierar kolets allotroper morfologiskt. Grafit är till exempel ogenomskinlig och svart, medan diamant är genomskinlig. Kol är tetravalent, vilket innebär att det har en valens av fyra elektroner. Det kan bilda så många föreningar att det kallas för grundämnenas kung.

Kolets upptäckt

Kol är en polyatomär icke-metall, som ibland betraktas som ett metalloid grundämne. Det upptäcktes först av egyptier och sumerier (3750 f.Kr.)1 men erkändes först som ett grundämne av Antoine Lavoisier (1789)2.

Ämnen som innehåller kol

Kol är ett av de mest rikliga grundämnena på jorden. Det har tre naturligt förekommande isotoper: Kol-12, kol-13 och kol-14. Kol kan interagera med andra kolatomer och bilda allotroper. Det kan också interagera med atomer eller grupper av atomer från olika grundämnen för att bilda föreningar. Kolhaltiga föreningar kan klassificeras som organiska eller oorganiska.

Isotoper

Isotoper hänvisar till någon av två eller flera former av samma grundämne. De har samma antal protoner men skiljer sig åt i antalet neutroner i kärnorna. Därför skiljer de sig åt i atommassetalet. Trots detta uppvisar de nästan identiska kemiska egenskaper. Kolisotoper som förekommer naturligt är kol-12, kol-13 och kol-14. Kol-12 och kol-13 är stabila isotoper. Kol-14 är en radioisotop, dvs. en radioaktiv isotop. En radioisotop sönderfaller till andra grundämnen genom en process som kallas radioaktivt sönderfall. Processen sker när den instabila atomkärnan i radioisotopen förlorar energi genom att avge strålning. Kol-14 är en betastrålare med en halveringstid på cirka 5 715 år. Den används ofta som spårämne vid studier av olika aspekter av ämnesomsättningen. Denna naturligt förekommande isotop från kosmisk strålningsbombning kan användas för att datera lämningar som innehåller naturliga kolhaltiga material. Kol-11 är en syntetisk isotop; den är cyklotronproducerad. Det är en positronemitterande radioisotop av kol med en halveringstid på 20,3 minuter som används vid positronemitterande tomografi.

Allotrope

En allotrope av ett grundämne avser något av de många ämnen som bildas av endast en typ av grundämne. Allotroperna kan dock skilja sig åt i fråga om struktur. Exempelvis är kol, grafit och diamanter allotroper av kol. Även om de består av endast en typ av grundämne, nämligen kol, skiljer de sig åt i fysiska egenskaper. Grafit är till exempel ogenomskinlig medan diamant är genomskinlig. Grafit är mjuk medan diamant anses vara det hårdaste naturligt förekommande ämnet. Grafit är en bra elektrisk ledare medan diamant inte är det. Allotropa ämnen är dock inte föreningar utan rena grundämnen.

Organiska föreningar

Organiska föreningar definieras till att börja med som de ämnen som produceras endast av levande organismer. Denna definition ansågs dock senare vara felaktig eftersom det finns ämnen som kan produceras av både levande och livlösa ting. En organisk förening definierades därför så småningom som ”en förening som innehåller kol som är kovalent bundet till andra atomer”, särskilt kol-kol (C-C) och kol-väte (C-H) (som i kolväten). Det finns många sätt att klassificera organiska föreningar. Ett av dem är baserat på hur de syntetiseras. En naturlig organisk förening (eller helt enkelt naturlig förening) är en förening som produceras naturligt, t.ex. av växter eller djur. En syntetisk organisk förening (eller syntetisk förening) är en organisk förening som framställs genom kemiska manipulationer (kemiska reaktioner). Exempel på naturliga organiska föreningar är sockerarter, enzymer, hormoner, lipider, antigener, fettsyror, neurotransmittorer, nukleinsyror, proteiner, peptider, aminosyror, vitaminer, lektiner, vissa alkaloider och terpenoider osv. Exempel på syntetiska organiska föreningar är syntetiska polymerer som plast och gummi.

Oorganiska föreningar

En allmän beskrivning av en oorganisk förening är en förening som saknar kolatomer och arkaiskt sett inte produceras av ett levande väsen. Senare definieras det som en förening som saknar kovalenta C-C- och C-H-bindningar. Några av de kolhaltiga föreningar som identifieras som oorganiska är karbonater, cyanider, cyanater, karbider, tiocyanater, kolmonoxid och koldioxid.

Kolets kretslopp

Kol är det fjärde vanligaste grundämnet i universum, efter grundämnena väte, helium och syre. När det gäller jordskorpan är kol det 15:e vanligaste grundämnet. Kol cirkulerar alltså i stor utsträckning och omvandlas från en form till en annan. Kolcykeln är en av de biogeokemiska cykler som förekommer på jorden. Kolet cirkulerar genom litosfären, hydrosfären och atmosfären.

I atmosfären finns kol huvudsakligen i form av koldioxid och metan. Dessa två är de viktigaste faktorerna som är ansvariga för växthuseffekten. Koldioxid anses vara en viktig växthusgas, mer än metan. Koncentrationen av koldioxid i atmosfären har ökat genom åren och en av de viktigaste faktorerna som lett till denna ökning är mänsklig verksamhet, t.ex. förbränning av fossila bränslen, betongtillverkning, skogsavverkning osv.

Under jordiska förhållanden är mängden kol relativt konstant. Kol förekommer och lagras i organismer (cirka 500 gigaton kol) och i marken (cirka 1500 gigaton kol). Organiskt kol utnyttjas av levande organismer, särskilt av fotoautotrofa organismer. Fotoautotrofa organismer som växter och cyanobakterier använder koldioxid som en viktig reaktant för att producera socker genom fotosyntes. Eftersom levande organismer består av kolbaserade föreningar bryts de ner till mindre, enklare föreningar genom nedbrytning när de dör. Levande organismer utsöndrar eller sekretar också material som anses vara ett organiskt material (materia). Organiskt material är alla kolbaserade föreningar som finns i naturen. Detta organiska material från levande organismer blir en del av miljön. Organiskt material finns alltså i överflöd i ekosystemet, t.ex. i markens ekosystem. Det rör sig i marken eller i huvudvattnet där det sedan tjänar som näringskälla för levande organismer.
Avse dessa biogena källor produceras koldioxid från andra naturliga källor som vulkaner, varma källor och gejsrar. Särskilt vulkaner släpper ut cirka 0,2-0,3 miljarder ton koldioxid per år. Karbonatstenar som löses upp i vatten och syror är också en källa till koldioxid. Koldioxid löses upp i olika vattenmassor vid tryck över 5,1 atm. Den återvänder till atmosfären som gas när trycket sjunker.

Biologisk betydelse

Koldioxid betraktas ofta som grunden för livet på jorden på grund av dess kemiska egenskaper. I människokroppen är det det näst vanligaste grundämnet i massan efter syre. Kolet utgör cirka 18,5 % av den vuxna människokroppen.

Se även

• Kovalent. bindning
• Organisk förening
• Organisk materia
• Oorganisk förening

Referens