Kool (Carbo), in zuiveren toestand koolstof genaamd, is een van de 4 hoofd-elementen, waaruit alle bewerktuigde ligchamen zijn zamengesteld. Zij blijft bij verwarming dier ligchamen, wanneer deze geene zuurstof genoeg bevatten om haar te verbranden, in de gedaante van eene poreuse massa achter, terwijl zij ook bij de geleidelijke ontbinding der organische stoffen in den vorm van eene zwarte zelfstandigheid zich vertoont. De uitgebreide steen- en bruinkoollagen in verschillende deelen der aardkorst zijn haar ontstaan verschuldigd aan zulk eene ontbinding. Daarentegen is de organische oorsprong bij graphiet (potlood), hetwelk een weinig ijzer bevat, en bij den diamant (scheikundig zuivere, gekristalliseerde koolstof) niet bewezen en bij graphiet ook niet waarschijnlijk.
De kool, door verkoling van organische stoffen op groote schaal verkregen, is nooit zuivere koolstof, maar bevat steeds overblijfselen van zuurstof- en waterstofverbindingen (in houtskool), van koolwaterstof (in steenkool) en van stikstofverbindingen, phosphorzuren kalk en andere delfstoffelijke bestanddeelen (in dierlijke kool). Houtskool bezit nog den bouw van het hout, waaruit zij is ontstaan. Het zuiverst verkrijgt men dezen vorm van kool door verkoling van zuivere suiker (suikerkool) of door verbranding van olie en opzameling van ’t roet (lampzwart). Door sterk uitgloeijen in nagenoeg volkomen geslotene vaten, na eene voorafgaande behandeling met zuren, kan men al deze soorten van kool zuiveren. Zij vertoonen zich dan als een zwart, na lang gloeijen somtijds tot harde stukken zamengebakken, volkomen amorph en dof poeder, dat volkomen onsmeltbaar is en slechts kan worden opgelost in gesmolten ijzer, waaruit het in den vorm van graphiet kristalliseert.
Een tweede vorm van koolstof is de ondoorzigtige, staalgrijze, rhomboëdrisch-kristallijne, welke men opmerkt bij het graphiet of potlood (zie aldaar); — en een derde eindelijk de kleurlooze, waterheldere octaëdrisch gekristalliseerde, sterk lichtbrekende, welken wij aantreffen in den diamant (zie onder dit woord). Eene algemeene eigenschap van al die soorten is hare onoplosbaarheid in de gewone oplosmiddelen en hare brandbaarheid. Deze laatste is te grooter, naarmate haar zamenstel poreuser is, zoodat men die eigenschap eerst vrij laat bij den diamant ontdekt heeft. Thans echter weet men, dat de diamant bij matige gloeihitte in een stroom van zuurstof volkomen tot koolzuur verbrandt, zonder iets achter te laten. Wanneer koolstof verbrandt, ontstaan er 2 gasvormige verbindingen met zuurstof. De eerste, het kooloxydegas (zie onder), ontstaat bij een gebrekkigen toegang der lucht en gaat, wanneer het in de opene lucht wordt aangestoken, met eene zwakke blaauwe vlam in de tweede over. Kooloxyde vormt, met koolzuur der lucht doormengd, datgene, wat men doorgaans met den naam van kolendamp bestempelt. Deze veroorzaakt in slecht-geventileerde localen, waar kool of koolhoudende zelfstandigheden verbranden, dikwijls duizeling, flaauwte en verstikking. — De tweede gasvormige verbinding ontstaat bij eene volkomene verbranding en draagt gewoonlijk den naam van koolzuur (zie onder).
Van de koolsoorten bezigt men den diamant tot sieraad, tot het snijden van glas enz., — het graphiet tot het vervaardigen van smeltkroezen en potlooden, — houts-, steen- en bruinkool tot brandstof. Deze laatste geeft te meer warmte naar mate zij digter is, maar vordert dan ook een sterkeren luchtstroom tot verbranding. Daarenboven is het aschgehalte der kool en de smeltbaarheid of niet-smeltbaarheid dier asch van grooten invloed op de bruikbaarheid der kool als brandstof. Men verkoolt niet alleen hout (zie onder Houtskool), maar ook steenkolen, die door verhitting van hare zwavelige en vlugtige deelen ontdaan en in coaks veranderd worden. Dit geschiedt vooral in de gasfabrieken, waar men het steenkolengas tot verlichting opzamelt, als bijproduct teer opvangt en de achterblijvende coaks tot brandstof bezigt of verkoopt. Deze laatsten branden niet met eene vlam, maar gloeijen slechts. Bij hare aanwending zorge men steeds voor een open rooster, dat is voor vrijen toegang der lucht.
Behalve hare brandbaarheid heeft de kool in haren poreusen vorm nog eene andere hoogst merkwaardige eigenschap, namelijk om uit oplossingen, die met kool gekookt of door lagen van grof koolpoeder gefiltreerd worden, kleurende en kwalijkriekende stoffen, vooral metaalzouten, te verwijderen en in hare poriën op te nemen. Men gebruikt dus kool tot ontfoeseling van brandewijn, tot ontkleuring van suikerstroop enz. Daartoe is dierlijke kool het best geschikt, zoodat men in de suikerfabrieken beenderenkool gebruikt. Dezelfde hoeveelheid kool kan natuurlijk slechts gedurende een bepaalden tijd dienst doen, daar zij eindelijk verzadigd is met de opgenomene onreinheden. Men kan haar echter zuiveren door ze uit te wasschen, te droogen en nieuw te gloeijen. Door deze handelwijze is het verbruik van beenderenkool in de suikerfabrieken aanmerkelijk verminderd.
De kool neemt echter niet alleen opgeloste stoffen tot zich, maar ook gassen en verdigt deze in hare poriën zoo sterk, dat de hierdoor verhoogde temperatuur aanleiding kan geven tot ontbranding. Daarom gebruikt men grof koolpoeder ook wel tot opslorping van kwalijkriekende uitwasemingen. Houtskool is tevens een bederfwerend middel. Vleesch, visch enz., in houtskool ingepakt, blijft lang goed. Kwalijkriekend en vuil water, door houtskool gefiltreerd, wordt helder en bruikbaar, en de meeste filtreertoestellen, zoo heilzaam tot behoud der gezondheid, berusten op dat beginsel.
Verbindingen van koolstof en waterstof vervullen eene belangrijke rol. Men heeft er in de natuur, en zij ontstaan tevens bij velerlei ontledingen van organische zelfstandigheden door hitte, door verrotting of door de scheikundige werking van verschillende stoffen. Van de koolwaterstoffen, die in de natuur voorhanden zijn, behooren vele tot het plantenrijk en vormen aethérische oliën en balsems, zooals terpentijnolie, citroenolie enz. Andere koolwaterstoffen, zooals petroleum en onderscheidene fossiele harsen, vindt men in het rijk der delfstoffen, hoewel zij van bewerktuigden oorsprong schijnen te wezen. Tot de gasvormige koolwaterstoffen behooren het mijngas en het zwaar koolwaterstofgas of het olievormend gas, hetwelk bij de drooge destillatie van alle organische stoffen ontstaat en een der lichtgevende bestanddeelen van het lichtgas uitmaakt. Eene verbinding van koolstof met zwavel (zwavelkoolstof) vormt eene kwalijkriekende en zeer vlugtige vloeistof, welke men gebruikt om vette oliën uit zaad te halen.
Wij hebben reeds in ’t voorbijgaan gesproken van kooloxyde en koolzuur; daaromtrent vermelden wij nog het volgende:
Het kooloxyde, een gas, dat met eene blaauwe vlam verbrandt en koolzuur tot verbrandingsproduct heeft, ontstaat, wanneer de koolstof niet volkomen, maar slechts gedeeltelijk verbranden kan, of als koolzuur in aanraking komt met gloeijende kool. In dit geval wordt aan het koolzuur door de kool de helft der zuurstof ontnomen. Deze verbindingen van koolstof en zuurstof zijn vergiftig voor het dierlijk ligchaam. Zoodra de lucht, waarin wij ademhalen, eenige weinige procenten koolzuur bevat, is zij door koolzuur vergiftigd, en kooloxyde is nog gevaarlijker. In onze kagchels worden beide in groote hoeveelheid gevormd, vooral bij eene gebrekkige verbranding, bij het langzaam gloeijen van kolen. Velen hebben door koolzuur en kooloxyde de gezondheid en zelfs het leven verloren. Men doet de schuif der kagchels digt en verpest de kamerlucht door 2 vergiftige gassen. Daarom is het van het hoogste belang, dat in de scholen voor eene doelmatige verwarming en tevens voor eene deugdelijke ventilatie worde gezorgd.
Koolzuur, koólstofdioxyde of fixe lucht noemt men eene gasvormige verbinding van koolstof met zuurstof, welke geleidelijk ontstaat, wanneer kool volkomen verbrandt, hetzij in de opene lucht, hetzij in zuurstof, enz. Het rijst in vulcanische oorden wel eens op uit de spleten der aarde, b|jv. in de Hondsgrot (zie aldaar) bij Napels en in het Doodendal op Java, en is in aanmerkelijke hoeveelheid opgelost in sommige moussérende minerale wateren. Ook ontstaat het bij gisting van suikerhoudende zelfstandigheden, — voorts bij de ademhaling van menschen en dieren, en bij verrotting en bederf, en bevindt zich eindelijk in de dampkringslucht. Het is, verbonden met alkaliën, aarden en metaaloxyden en vooral met kalk in de verschillende vormen van koolzuur calcium, in verbazend groote hoeveelheid in de vaste aardkorst voorhanden. Om het te verkrijgen, gebruikt men koolzuur calcium (krijt of marmer) of magnesiet (koolzuur magnesium), en begiet die stoffen met zwavelzuur om het koolzuur er uit te drijven. Het is een kleurloos, zwak riekend, zuurachtig smakend gas, 1½ maal zoo zwaar als dampskringslucht, zoodat het steeds nabij den bodem zweeft, weshalve in bovenvermelde grot een hond den dood door verstikking sterft, terwijl een mensch er geenerlei letsel ontvangt, —weshalve het gevaarlijk is met het hoofd tot den bodem van gistkuipen af te dalen. Wegens zijn soortelijk gewigt kan men koolzuur van de eene flesch in de andere gieten en een brandend licht uitblusschen door daarboven koolzuurgas uit te storten. Men kan dit gas in water oplossen en wel in te grootere hoeveelheid, naarmate de drukking aanzienlijker is.
Men ziet zulks bij het bekende spuitwater, dat onder sterke drukking met koolzuur is vervuld, hetwelk in de opene lucht bij verminderde drukking ontwijkt. Moussérende dranken laat men ook gisten in geslotene flesschen, die weerstand kunnen bieden aan eene drukking van 5 of 6 atmosphéren; zoo handelt men met champagne en met het gemberbier der Engelschen. De champagne ontvangt daarbij eene hoeveelheid koolzuur, gelijk aan zijn viervoudig volumen, waarvan bij het afspringen der kurk 3 volumina schuimend ontwijken. De oplossingen van koolzuur komen in aard overeen met zeer zwakke zuren, en daarom wordt het door bijna alle zuren onder opbruisen in de gedaante van gas uit zijne zouten verdreven. Deze eigenschap is het beste herkenningsmiddel van koolzure zouten.
Bij eene drukking van 3G atmosphéren en bij aanwending van kunstmatige koude verandert koolzuurgas in eene kleurlooze vloeistof, welke men alleen in zeer sterke vaten en bij lagen warmtegraad bereiden kan, doch bij verhoogde temperatuur of opheffing van de drukking plotselijk onder ontwikkeling van eene geweldige koude in gas herschapen wordt. De koude is zoo groot, dat een glazen ballon, waarin men een dunnen straal vloeibaar koolzuur laat stroomen, met witte sneeuwvlokken wordt vervuld, door verstijfd koolzuur ontstaan. Bij dit vast koolzuur is de cohaesie zoo sterk, dat het slechts langzaam verdampt. Droppelt men eenig vast koolzuur op de hand, zoo ontstaat er eene blaar en vervolgens eene wond, op dergelijke wijze als bij het branden. Een mengsel van zulk verstijfd koolzuur met aether geeft een der hoogste kunstmatige koudegraden, welke tot nu toe bekend zijn, namelijk — 95 tot 98° C.
Koolzuur is niet geschikt voor de ademhaling en werkt verstikkend. In de maag daarentegen heeft het eene krampstillende werking, zoodat het in minerale wateren of in de gedaante van bruispoeder als een verkoelend en pijnstillend middel bij borst- en buikziekten wordt aangewend. Voor ’t overige doet het koolzuurgas, in dit geval door verbranding van kool ontwikkeld, goede dienst tot het bereiden van koolzure zouten, zooals loodwit en dubbel koolzuur natrium, — voorts tot afscheiding van kalk en andere bases, welke met koolzuur onoplosbare zouten vormen. Onschatbaar is wijders het koolzuur voor de voeding der planten. Wanneer men bedenkt welk eene verbazende hoeveelheid koolstof vereischt wordt, om hout, graan, gras enz. te vormen, dan ziet men gemakkelijk in, welk eene ontzettende massa koolzuur door de ademhalingswerktuigen der gewassen uit de lucht wordt opgenomen en zoodanig ontleed, dat de koolstof achterblijft en de zuurstof naar den dampkring terugkeert. Ook vervult het koolzuur eene belangrijke rol doordien het aan de planten de noodige delfstoffelijke bestanddeelen bezorgt, daar koolzuurhoudend water vele in zuiver water onoplosbare stoffen opneemt en naar de plantenwortels brengt.
Koolzuur water, algemeen spuitwater genoemd, vervaardigt men hoofdzakelijk in fabrieken, waar men in sterke ijzeren vaten door middel van eene drukpomp het water met kunstmatig ontwikkeld koolzuur verzadigt. Men heeft ook toestellen tot bereiding van koolzuur water voor huishoudelijk gebruik. Hierbij ontwikkelt men koolzuur uit een mengsel van 5 deelen poeder van wijnsteenzuur en 6 deelen dubbel koolzuur natrium. Men bezigt hierbij een toestel, dien wij in fig. 1 en 2 hebben voorgesteld. In fig. 1 ziet men zijn uitwendig voorkomen en in fig. 2 zijn inwendig zamenstel. Hij bestaat uit eene sterke aarden (porseleinen) kruik, door een dubbelen bodem A in 2 ongelijke deelen verdeeld; het onderste B dient tot ontwikkeling van koolzuur, het bovenste C tot opneming van water. B heeft ter zijde eene opening b, welke met eene schroef kan gesloten worden.
De bovenste opening van C is met eene daarop vastgeschroefde buis digtgemaakt, welke bijna tot aan den bodem reikt en buiten de kruik eene knievormig omgebogene opening voor de uitstrooming heeft. Daarin — in die buis — bevindt zich eene klep, die men openen kan door op den schroefknop te drukken, terwijl zij na opheffing van den druk zich van zelve sluit. Om den toestel te vullen, ledigt men de beide ruimten, sluit de opening 5 en doet C bijna, niet geheel, vol met zuiver water, schroeft den stop met de buis op de bovenste opening, opent daarna 5 en keert den toestel om, zoodat men er gemakkelijk het wijnsteen- en natronpoeder kan inbrengen, voegt er een weinig water bij, schroeft b weêr digt en laat daarna den toestel rustig staan. Het koolzuur stroomt nu door eenige kleine openingen, bij a aangebragt, in C omhoog en doordringt er het water. Daar nu door de gasontwikkeling in C de spanning aanmerkelijk verhoogd is, vloeit het water met kracht uit de buis zoodra men de klep opendrukt, en dit duurt voort zoolang het ondereinde der buis in het water blijft gedompeld. In dergelijke flesschen, maar zonder dubbelen bodem, komt ook het spuitwater in den handel; zij dragen den naam van siphons.
