Kohlenstoff ist ein Element. Es kommt in großen Mengen vor, sowohl allein, in seinen Allotropen, als auch als Bestandteil anderer weit verbreiteter Substanzen, einschließlich Kalkstein, Kohle und Erdöl. Es kommt in einer Reihe von anorganischen Verbindungen und allen organischen Verbindungen vor. Um zu verstehen, wie Kohlenstoff wirkt und mit anderen Elementen interagiert, ist es wichtig, die Eigenschaften von Kohlenstoff zu verstehen.
Das Symbol von Kohlenstoff im Periodensystem ist „C“. Es befindet sich in Periode 2, zusammen mit Lithium, Beryllium, Bor, Stickstoff, Sauerstoff, Fluor und Neon und in Gruppe 4a oder Gruppe 14, je nach System mit Silizium, Germanium, Zinn und Blei. Die Eigenschaften von Kohlenstoff umfassen eine Ordnungszahl von 6 und eine Atommasse von 12.011 g.mol-1, einen Schmelzpunkt von 6332 ° F (3500 ° C; 3773 K) und einen Siedepunkt von 8721 ° F (4827 ° C; 5100 K). Kohlenstoff erreicht 0.5 auf der Mohs-Skala der Mineralhärte. Bei einem Menschen mit einem Gewicht von etwa 154 lb (etwa 70 kg) beträgt die durchschnittliche Gesamtmasse des Kohlenstoffs etwa 35 ¼ lb (etwa 16 kg).
Die Tatsache, dass es ganz unterschiedliche Allotrope oder unterschiedliche Erscheinungsformen desselben Elements mit unterschiedlichen Molekülstrukturen aufweist, ist eine der interessanten Eigenschaften von Kohlenstoff. Graphit, ein Allotrop, wird zur Herstellung von Bleistift „Blei“ sowie in Generatoren und Elektromotoren verwendet. Ein zweites Allotrop von Kohlenstoff ist der Diamant, und ein Diamant hat eine absolute Punktzahl von 1500 auf der Mohs-Skala der Mineralhärte, was zeigt, wie sich die Eigenschaften von Kohlenstoff dramatisch unterscheiden können. Ein weiteres Allotrop, Buckminsterfulleren, das 1985 von amerikanischen und britischen Forschern entdeckt wurde, hat eine Form ähnlich einer geodätischen Kuppel, die vom Ingenieur R. Buckminster Fuller entworfen wurde, daher der Name.
Unter den Eigenschaften von Kohlenstoff hat sich der vorhersagbare Zerfall des Kohlenstoff-14-Isotops als besonders nützlich bei der Datierung biologischer Materialien erwiesen. Ein lebender Organismus enthält einen vorhersehbaren Anteil von Kohlenstoff 12 im Verhältnis zu Kohlenstoff 14, den er aus der Atmosphäre bezieht. Wenn der Organismus stirbt, wird kein neuer Kohlenstoff mehr aufgenommen und das Verhältnis zwischen Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 beginnt sich zu ändern, wobei Kohlenstoff-14 zu Stickstoff-14 zerfällt. Dies ermöglicht eine Radiokarbon-Datierung basierend auf der 5730-jährigen Halbwertszeit von Kohlenstoff-14. Obwohl verschiedene Situationen, wie die Kontamination mit Kohlenstoff aus dem Boden und schwankende Mengen von Kohlenstoff-12 und Kohlenstoff-14 in der Atmosphäre, die Berechnungen durcheinanderbringen können, hat sich die Radiokohlenstoff-Datierung immer noch als nützlich erwiesen.