Varje grundämne på jorden finns i begränsade mängder. Med undantag för en del radioaktiva sönderfall så skapas eller förstörs inte atomer. Däremot reagerar de med andra ämnen en enskild kolatom kan till exempel vara en del av en glukosmolekyl i maten du äter för att ett antal timmar senare befinna sig i en koldioxidmolekyl. Atomerna ingår alltså i ett evigt kretslopp. I detta avsnitt visas översiktligt kolets kretslopp med länkar till andra avsnitt av Din Kemi där du kan läsa mer om varje del av kretsloppet.

Kol har beteckningen C. Organiska molekyler är uppbyggda med atomslagen kol och väte som grund. Varje kolatom kan ha fyra bindningar totalt, fyra kovalenta bindningar till andra atomer. Ofta binder flera kolatomer till varandra och bildar en kedja. De positioner som inte är upptagna av bindningar till andra kolatomer binder ofta till väteatomer.

Luft innehåller ungefär 78 % kvävgas och 21 % syrgas. Den lilla volym som är kvar består av små mängder av koldioxid och många andra gaser.

I den snabba kolcykeln ingår det kol som finns i levande människor, djur och växter. Förnybara råvaror återskapas inom rimliga tidsperspektiv. Gräs som växer upp för att sedan användas eller multna ner, förnyas på ett år.

Fotosyntes innebär att celler använder solljus som källa till energi, och liv. Växter får sin energi från solljuset, men i solljuset finns inga atomer som växterna behöver för att växa. Växter får sina atomer från koldioxid i luften och från vatten i marken.

Energin från solljuset används till att bygga om koldioxidmolekyler och vattenmolekyler till glukos. När en växt växer använder den glukosen från fotosyntesen för att bilda bland annat cellulosa som är växternas byggnadsmaterial, och stärkelse som är en molekyl som lagrar växtens energi.

Biomolekyler kallas molekyler som har biologisk betydelse. När människor och djur äter får vi både energi och atomer från maten. Vi använder atomerna och energin till att växa, tänka och röra oss.

På dagen, när det är ljust, arbetar växternas fotosyntes med att absorbera ljus och framställa glukos. Den glukos som bildas i fotosyntesen är växtens energilager. På natten kan växten använda glukos den har tillverkat under dagen för att växa och reparera sig själv.

Hos människor börjar kolhydrater vi äter brytas ned redan i munhålan. Nedbrytningen fortsätter sedan i tunntarmen. Stärkelse omvandlas bland annat till glukos. Glukos tas upp i blodet via blodkärlen i tunntarmen. När glukos kommit ut i blodet tas den upp av cellerna.

Människor och djur får energi från maten vi äter. För att musklerna ska kunna dra ihop sig och skapa kraft behövs energi. När kroppens celler behöver energi används en molekyl som heter ATP. ATP bildas i cellerna när energin som finns i näringsämnena frigörs och omvandlas till energi som cellerna kan använda. Den största mängden ATP bildas i cellernas mitokondrier där framför allt fett och kolhydrater bryts ned i närvaro av syre. Det kallas ibland för cellandning. Förutom ATP bildas även vatten och koldioxid.

Jord består av mineralpartiklar, mullämnen och håligheter. Mullämnen har en viktig funktion i marken och bildas när dött växtmaterial förmultnar genom svampars och bakteriers arbete. Mullämnen suger upp vatten på samma sätt som en tvättsvamp och gör att marken hålls fuktig längre efter ett regn.

Mullämnen kan dessutom binda upp joner av de näringsämnen som växter behöver. Då riskerar näringsämnena inte att läcka ut när det regnar. Växterna lösgör och tar upp dessa joner när de behöver. När döda växtdelar bryts ner frigörs jonerna och fastnar på mullämnena. Det är lite som en bank för näringsämnen. 

Koldioxid löser sig i havet och bildar kolsyra. Kolsyran kan avges som koldioxid igen. En del av kolsyran reagerar med kalciumjoner och bildar kalksten som binder kolet.

Döda djur och växter kan efter hundratals miljoner år omvandlas till kol, olja och naturgas. Om materialet blir fast kallas det kol. Om det är flytande kallas det olja, och om det är gasformigt naturgas. Kol har bildats framförallt av växtdelar, medan olja har bildats av plankton. Ofta hittar vi olika kombinationer av kol, olja och naturgas tillsammans i samma fyndighet.

Kol, olja och naturgas räknas som fossila råvaror. Fossila råvaror är ändliga. Det betyder att det finns en bestämd mängd av dem i marken någonstans. När en ändlig resurs tar slut då finns inget mer att få någon annanstans inom ett rimligt tidsperspektiv. Exempel på fossila bränslen är kol, olja och naturgas. Det tar miljontals år att återbilda dessa och därför ser vi dem som ändliga

Inne i en förbränningsmotor sker kemiska reaktioner när bränslet under högt tryck förbränns i närvaro av syre. Det som förbränns är någon form av kolväte och det som bildas vid förbränningen är framförallt koldioxid och vattenånga.

Vissa gaser, till exempel koldioxid, är jämnt fördelad i atmosfären. Det beror på att det är en stabil gas som inte reagerar så lätt med andra molekyler och därför bryts den inte ner.

Vid förbränning av fossila bränslen kommer kolatomerna att reagera med syre och bilda koldioxid. Dessa kolatomer har legat begravda djupt ned i jorden i hundratals miljoner år. Frigörandet av dessa kolatomer i form av koldioxid innebär att atmosfärens koldioxidhalt ökar och det påverkar klimatet på jorden.