Koolstof is een van de meest voorkomende chemische elementen op aarde en valt door zijn massa op de tweede plaats na zuurstof. Het leven op aarde is het bestaan van koolstof, omdat het de chemische basis is voor alle levende wezens op deze planeet. Vanwege de vier valentie-elektronen binden koolstofmoleculen zich met zuurstof, waterstof en stikstof. Koolstof bindt ook met fosfor en zwavel om de biochemische bouwstenen te vormen die vetten, eiwitten en koolhydraten bevatten. Zonder koolstof zouden mensen niet bestaan in de vorm die ze vandaag de dag nog hebben.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Koolstof kenmerken zijn vermogen om te binden met zuurstof, waterstof, stikstof, fosfor en zwavel. Biochemische koolstofverbindingen zijn essentieel voor al het leven op de planeet. Vanwege zijn bindingsvermogen kan koolstof enkele, dubbele of drievoudige covalente bindingen vormen met andere atomen.
Meerdere fysieke vormen

Als een allotroop biochemisch element bestaat koolstof in meerdere fysische vormen, ook al zijn ze chemisch vergelijkbaar. Koolstof bestaat als grafiet, diamant of koolstofresidu dat achterblijft wanneer op koolstof gebaseerde verbindingen warmte en druk ervaren. Grafiet, dat bestaat in een plaatachtige structuur, is zacht en geleidt elektriciteit. Diamant is daarentegen extreem hard, geleidt geen elektriciteit en is inert. Koolstofresidu omvat kool, houtskool en andere stoffen die mensen gebruiken voor energie.
Koolstofatoomstructuur

Een stabiel koolstofatoom bezit zes protonen, zes neutronen en zes elektronen, resulterend in een atoommassa van 12.011 en zit op de zesde positie op het periodiek systeem der elementen. Vier van zijn elektronen bevinden zich in de buitenste schil van het atoom, terwijl de andere twee bestaan in de binnenste schil. Vaste-stofmoleculen die alleen uit gebonden koolstofatomen bestaan, vormen tetraëdrische of zeshoekige vormen, afhankelijk van de fysische toestand van de stof.
Chemische eigenschappen

Koolstof verbrandt in zuurstof om kooldioxide en koolmonoxide te vormen. Koolstof kan ook carbiden vormen bij verhitting met oxiden. Bijvoorbeeld, calciumoxide verwarmd met koolstof vormt calciumcarbide en koolmonoxide. Bovendien werken koolstofverbindingen zoals koolmonoxide als een reductiemiddel voor metaaloxiden. Door bijvoorbeeld extreme hitte van een bron zoals een oven op ijzeroxide in een omgeving met koolmonoxide toe te passen, vermindert ijzeroxide tot ijzer.
Koolstofketens

Koolstof kan koolstofketens vormen in enkelvoudige, dubbele en drievoudige bindingen met andere koolstofatomen. Dit proces wordt catenatie genoemd en vormt de basis voor het maken van organische verbindingen en de studie van organische chemie. Hoewel andere elementen zoals silicium of germanium in staat zijn tot beperkte catenatie, kan koolstof ook ketens van onbeperkte grootte vormen. Bovendien kan alleen koolstof dubbele en drievoudige bindingen catenaten, terwijl andere elementen alleen enkele bindingen kunnen vormen