Chemie.

Kohlenstoff ★ Diamant und Grafit.

Modifikationen des Kohlenstoffs.

★ Diamant.

  • Eigenschaften → farbloser Feststoff [Farbigkeit durch Beimengungen möglich]; lichtbrechend; extrem hart; Nichtmetall, nicht leitend
  • Verwendung → Bohr-, Schneid-, Schleifwerkzeuge [z.B. Gesteinsbohrer, Glasschneider]; für Schmuck in Form von geschliffenen Brillanten
  • chemisches Zeichen → C
  • Teilchen → Makromoleküle
  • Strukturmerkmale → tetraedrisch angeordnete Kohlenstoffatome; jedes C–Atom ist durch Elektronenpaarbindungen mit 4 Nachbaratomen verbunden
  • Bindungswinkel → 109,5°

★ Grafit.

  • Eigenschaften → grauschwarzer Feststoff; lichtundurchlässig; weich, blättrig, fettig anfühlend; Nichtmetall, leitet den elektrischen Strom
  • Verwendung → Schmiermittel [z.B. Grafitfett], selbstschmierende Lager, Bleistiftminen, Elektroden [z.B. für Lichtbogenöfen oder Batterien], Schleifkontakte [z.B. in Elektromotoren oder für Stromabnehmer von Schienenfahrzeugen], Herstellung künstlicher Diamanten etc.
  • chemisches Zeichen → C
  • Teilchen → Makromoleküle
  • Strukturmerkmale → relativ leicht verschiebbare Schichten ebener Sechsecke; jedes C–Atom ist durch Elektronenpaarbindungen mit 3 Nachbaratomen verbunden – daher ist jeweils 1 Außenelektron frei beweglich [zwischen den Schichten; Ursache der elektrischen Leitfähigkeit]
  • Bindungswinkel → 120°

Strukturmodelle.

Ausschnitte aus den Makromolekülen
Diamantkristall.
PNG Diamantkristall, Ausschnitt Bildzoom schließen
Grafitkristall.
PNG Grafitkristall Ausschnitt Bildzoom schließen

Einige Vorkommen des Elements Kohlenstoff.

  • als Elementsubstanz [z.B. Diamant, Grafit, Fulleren, Graphen]
  • elementarer Bestandteil aller Kohlearten [z.B. Steinkohle, Braunkohle, Holzkohle, Aktivkohle] und von Ruß [hier in Form von Grafitkristallen]
  • in Kohlenstofffasern [Carbonfasern] und carbonfaserverstärkten Kunststoffen [CFK]
  • in Molekülen einiger anorganischer Stoffe, z.B. Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonooxid, Carbide, Kohlensäure und ihre Salze [Carbonate, Hydrogencarbonate]
  • in Molekülen des größten Teils der natürlichen und künstlichen organischen Stoffe, z.B. Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Carbonsäuren, Fette, Eiweiße, Kohlenhydrate, Kunststoffe, Erdöl und Erdgas, Benzin und Diesel usw.

Einige chemische Reaktionen des Kohlenstoffs.

  • Verbrennung von Kohlenstoff
    C + O2 → CO2 ; ΔH = –393 kJ · mol–1
  • Bildung von Kohlenstoffmonooxid aus Kohlenstoffdioxid, z.B. im Hochofen
    C + CO2 → 2 CO ; ΔH = +171 kJ · mol–1
    diese Reaktion vollzieht sich auch bei unzureichender Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe — durch das entstehende Kohlenstoffmonooxid besteht akute Vergiftungs- und Explosionsgefahr

Brillanten.

  • Erklärung » geschliffene Diamanten
  • Gewichtsangabe für Edelsteine » Karat [ct]; 1 ct = 0,2 g oder 1 g = 5 ct
  • Gewicht = Durchmesser · 0,0037; z.B. Ø 6,5 mm = 1 ct

Künstliche Diamanten.

  • Herstellung » aus Grafit bei 3.000°C und sehr hohem Druck [100.000 bar]
  • Verwendung » da sie nicht lichtdurchscheinend sind [sondern grauschwarz], eigenen sie sich für Bohr-, Schneid- und Schleifwerkzeuge analog wie natürliche Diamanten

Tipp.

Erhalte weitere Informationen über die Modifikationen sowie auch über die Oxide des Kohlenstoffs in unserem Skript Kohlenstoff.

Downloads.

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