Koolstof - zeldzaam gewoon materiaal
Bastienne Wentzel

1 september 2011, Chemische Feitelijkheden

Koolstof is zo'n gewoon en vertrouwd element dat je haast zou vergeten hoe bijzonder het is. We eten het dagelijks, ademen het uit en voeren het aan de auto, de planten en de huisdieren. Als onderdeel van DNA bepaalt het onze eigenschappen. We kunnen ermee lezen en schrijven, als het ware. Maar waarom koolstof?

Er zijn meer dan honderd elementen bekend. Koolstof is niet het lichtste, zwaarste of meest overvloedige op aarde of in het universum. Eerder een middenmoter. Het kan een binding aangaan met vier buren, maar ook daarin is het niet uniek. Het bestaat in diverse vormen, waarvan grafiet en diamant de bekendste zijn. Maar ook andere elementen hebben verschillende verschijningsvormen. Wel vormt koolstof de grootste verscheidenheid aan moleculen in combinatie met andere elementen, van heel kleine zoals koolstofmonoxide tot enorm grote zoals DNA en andere polymeren. Er zijn miljoenen koolstofverbindingen bekend, waarvan het overgrote deel organisch is. Cruciaal voor het vormen van deze complexe bindingen is de manier waarop de elektronen de kern van een koolstofatoom omringen. Het resultaat is bijvoorbeeld een bijzonder materiaal als grafeen, een plat molecuul van slechts één atoom dik. Theoretici geloofden dat grafeen niet in werkelijkheid kon bestaan, maar twee Russische onderzoekers bewezen het tegendeel – onder andere op hun lab in Nijmegen. Ze wonnen er in 2010 de Nobelprijs mee.

In deze Chemische Feitelijkheid:
De Context: Zo gewoon dat het bijzonder is. Waar komen we koolstof allemaal tegen? 
De Basis: Hoe komt koolstof aan zijn bijzondere eigenschappen? Elektronen zijn de sleutel.
De Diepte: Grafeen kon niet bestaan, dacht men. Nu het er is blijkt het niet alleen een leuk maar ook nog nuttig materiaal.

Het volledige artikel is gepubliceerd als Chemische Feitelijkheid nr. 274, september 2011.