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Der Kohlenstoff

By Marilyn Peterson,2014-06-05 03:18
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Der Kohlenstoff

KOHLENSTOFF-MODIFIKATIONEN - 1 -

    Der Kohlenstoff

Mit seinen vier Valenzelektronen ist das Kohlenstoffatom in der Lage, Einfach-,

    Doppel- und Dreifachbindungen auszubilden:

    HH6 H

    CCHCCH

    HH

    4 HHH

    CCCCCC

    HH

    2 H

    CCHCCH

Ein abgeschlossenes Kohlenstoffmolekül C ist nicht möglich (Sie erinnern sich: Es 2

    gibt keine Vierfachbindungen). Die Modifikationen des Kohlenstoffs bestehen daher

    aus unendlich ausgedehnten Atomverbänden, die an ihrer Oberfläche durch

    Unregelmässigkeiten abgeschlossen werden (z. B. Bindungen mit Fremdatomen wie

    Wasserstoff).

Bis vor wenigen Jahren waren nur zwei Kohlenstoff-Modifikationen bekannt: Graphit

    und Diamant. 1985 entdeckten Curl, Kroto und Smalley eine weitere Modifikation des Kohlenstoffs: die Fullerene. Dafür wurden sie 1996 mit dem Chemie-Nobelpreis geehrt.

     122Prof. Robert F. Curl Jr. Prof. Sir Harold W. Kroto Prof. Richard E. Smalley Rice University, USA University of Sussex, GB Rice University, USA

     1 Quelle: http://www.nobel.se/chemistry/laureates/1996/

KOHLENSTOFF-MODIFIKATIONEN - 2 -

    Graphit

Struktur

    Graphit hat eine Schichtstruktur, bei der regelmässige, ebene Sechsringe wie Blätterteigschichten übereinander gelegt sind. In einer Schicht ist jedes Kohlenstoffatom mit drei anderen kovalent verbunden. Für diese kovalenten Bindungen werden jeweils drei der vier Valenzelektronen des Kohlenstoffs benötigt. Die "vierten" Valenzelektronen bauen ein über die ganze Schicht reichendes 3 Struktur des Graphitsdelokalisiertes Elektronensystem auf.

    Delokalisierte Elektronen sind ein über die ganze Schicht verteiltes

    Elektronensystem. Das Verhalten der delokalisierten Elektronen

    lässt sich mit der Elektronenwolke in Metallen vergleichen.

Vorkommen und Verwendung

Natürlicher Graphit kommt vor allem in China, Korea und

    Indien vor. Pro Jahr werden ungefähr 600'000 Tonnen sowohl im Tagebau als auch unter Tag abgebaut. Graphit wird nicht nur für Bleistiftminen verwendet. Falls die Verwendung von Öl als Schmiermittel problematisch ist (z.B. weil es verharzt), kann Graphit verwendet werden. Andere Anwendungen sind Bremsbeläge (anstelle von Graphit Asbest) und feuerfeste Tiegel.