Grundämnet kol är ett icke-metalliskt material som innehåller sex elektroner. Träkol, en form av kol, har använts sedan förhistorisk tid. Namnet kol kommer från det latinska ordet carbo som betyder träkol. Kol finns i organiskt material som växter och djur, och i oorganiska material som mineraler och malmer. Elementärt kol hänvisar till de oorganiska formerna av kol som kan hittas i kristallina och amorfa former.
Kristallina former har elementära kolatomer ordnade i ett regelbundet mönster medan kolatomerna i amorfa former inte har regelbundna mönster. De två kristallina formerna av elementärt kol är diamanter och grafit. Diamantkristallin struktur bildas av att varje kolatom skapar en kovalent bindning genom att dela ett elektronpar med fyra andra kolatomer. Kovalenta bindningar är de starkaste kemiska bindningarna som mänskligheten känner till. Diamanter är de hårdaste kända ämnena och de minst flyktiga med en smältpunkt på 6,242 3,550°F (XNUMX XNUMX°C).
Den kristallina strukturen av grafit bildas av kolatomer som skapar täta hexagonala bindningar med andra atomer i samma plan, och en lösare bindning mellan atomer i olika plan. En lös bindning mellan plan gör grafit mycket mjuk och gör att grafit kan användas som smörjmedel. Till skillnad från diamanter är grafit en bra elektrisk ledare.
Före 1955 kom alla diamanter från naturliga fyndigheter. 1955 visade laboratorietester att användning av högt tryck och temperatur på grafit i närvaro av en katalysator kunde skapa syntetiska diamanter. Syntetiska diamanter används oftast för industriella ändamål.
Amorft kol skapas när ett material som innehåller kol förbränns utan tillräckligt med syre för att tillåta fullständig förbränning. Det resulterande svarta kolet kan användas för att skapa torrcellsbatterikärnor, bläck, färger och är en avgörande faktor vid tillverkning av gummiprodukter. Svart kol är också en biprodukt av skogsbränder och otillräcklig förbränning av bränslen i bilar, tillverkningsanläggningar och kolbaserad elproduktion. Diesel skapar mer svart kol än bensin under förbränning. Svart kol kan orsaka både hälso- och miljöproblem.
Ett fint partikelmaterial som kan orsaka hälsoproblem är amorft elementärt kol. Astma och kronisk bronkit har kopplats till svart kol, och det finns vissa bevis för att svart kol eller sot kan öka risken för emfysem och lungcancer. Svart kol är också en faktor i klimatförändringen. Eftersom svart kol stannar kvar i atmosfären i veckor snarare än det århundrade som koldioxid gör, ses minskade svarta koldioxidutsläpp som ett av de snabbaste sätten att möjligen minska effekterna av globala klimatförändringar.