1. Kohlenstoff - Ein besonderes Element
Kohlenstoff (C) steht in der 4. Hauptgruppe und hat 4 Valenzelektronen. Es kann sehr stabile kovalente Bindungen mit sich selbst und anderen Atomen eingehen. Reiner Kohlenstoff kommt in verschiedenen Erscheinungsformen (Modifikationen) vor, die bekanntesten sind Diamant und Graphit.
2. Der Diamant
Struktur
- Jedes Kohlenstoffatom ist mit 4 anderen Kohlenstoffatomen über starke Elektronenpaarbindungen verknüpft.
- Die Anordnung ist tetraedrisch.
- Es entsteht ein riesiges, dreidimensionales Atomgitter (Riesenmolekül).
Eigenschaften & Erklärung
| Eigenschaft | Erklärung auf Teilchenebene |
|---|---|
| Extreme Härte | Alle Atome sind durch sehr starke kovalente Bindungen fest im Gitter verankert. Es gibt keine verschiebbaren Schichten. |
| Hoher Schmelzpunkt | Um Diamant zu schmelzen, müssen extrem viele starke Atombindungen aufgebrochen werden. |
| Isolator (leitet keinen Strom) | Alle 4 Valenzelektronen sind fest in Bindungen eingebunden. Es gibt keine freien beweglichen Ladungsträger. |
| Wärmeleitfähigkeit | Diamant leitet Wärme extrem gut (besser als Kupfer!), da die starre Gitterstruktur Schwingungsenergie sehr effizient weiterleitet. |
3. Vergleich zu Graphit (Kurzinfo)
Im Gegensatz zum Diamant besteht Graphit aus Schichten. Innerhalb der Schicht ist jedes C-Atom nur mit 3 anderen verbunden (Wabenmuster). Das 4. Elektron ist delokalisiert (frei beweglich) zwischen den Schichten.
- Graphit ist weich (Schichten gleiten aufeinander -> Bleistift).
- Graphit leitet Strom (freie Elektronen).