Grundämnet kol

Diamanter. Grillkol. Plast. Bensin. En människa.

Vad har de alla gemensamt? De är alla kol-baserade. Om man räknar bort vattnet i våra kroppar, kommer två tredjedelar av vår massa från kolatomer. Och om du ser dig omkring… ...så kommer du upptäcka mängder av ämnen som är uppbyggda av kol, i förening med andra ämnen. Vad är det som är så speciellt med kol?

Vi börjar, som vanligt i kemi, med att titta på atomerna. En kolatom har sex elektroner. Fyra av dem är i det yttersta elektronskalet. I atomernas värld är det önskvärt att ha åtta elektroner i det yttersta skalet. Kol vill gärna få fyra elektroner till, från andra atomer.

Vi kan se det som att kol har fyra armar, som kan hålla i andra atomer. Fyra möjliga bindningar är fler än något av de andra vanliga grundämnena i naturen. Det gör att kol är mångsidigt - det kan bilda miljontals olika föreningar. I ren form förekommer kol i några olika former. Som diamant.

En diamant består helt och hållet av kolatomer. Varje kolatom är bunden till fyra andra kolatomer. Alla atomer håller i varandra. Det gör diamant till ett starkt och hårt material. Det starkaste som finns i naturen.

Alla de yttre elektronerna sitter fast i kemiska bindningar. Inga elektroner är fria att röra sig. Diamant leder inte elektricitet alls. Men kolatomer sitter inte alltid ihop så hårt i alla riktningar. Det här är grafit.

Det är också en form av rent kol. Här ligger kolatomerna i lager. Varje lager har ett sexkantigt mönster, som vaxkakan i en bikupa. Varje kolatom binder bara till tre andra kolatomer. Det betyder att det finns en elektron från varje atom som är fri att röra sig.

Grafit leder ström. Varje atomlager har starka bindningar inom sig, men de olika lagren hålls bara samman av svaga krafter. De kan lätt glida mot varandra, vilket gör grafit till ett mjukt och formbart material. Grafit blandat med lera bildar blyerts, som används i pennor. När du skriver med en blyertspenna, så består själva skriften av grafitlager, som smetas ut på pappret.

Om du skulle kunna skala av ett enda lager grafit, skulle du få ett skikt av grafén. Det är bara ett atomlager tjockt, så det är väldigt lätt. Men också väldigt starkt. Grafen kanske kommer användas för att göra tunna och böjliga pekskärmar i framtiden. Eller som byggnadsmaterial.

Det finns ytterligare en form av rent kol. Den har molekyler med omkring sextio kolatomer formade som en boll. De här runda molekylerna kallas Fulleréner. De finns i sotpartiklar , till exempel från stearinljus. Diamant, grafit och fullerener är alla kol i ren form.

Det som gör kol så speciellt är förmågan att bilda olika kemiska föreningar - miljontals olika. Anledningen till att så många kombinationer är möjliga, är det stora antalet bindningsmöjligheter för varje atom - fyra stycken.