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🌺Maisam Karim 🌺
Kl: WGE/4

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Diamant: ist eine Modifikation von Kohlenstoff. Modifikation heißt Erscheinungsform.

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ungeschliffener Diamant.

unbearbeiteter Diamant.

aus einem einzelnen Kristall oder aus vielen kleinen Kristallen bestehen kann.

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in der Natur im Gestein alter Vulkanschlote.

Stammen in dem 4./3. Jh. v. Chr. aus Indien.

Der erste Diamanten enthaltende Vulkanschlot in südafrikanischen Stadt Kimberley wurde 1870 entdeckt.

Mitte des letzten Jahrhunderts große Vorkommen in Sibirien und im Ural entdeckt.

In Nord- west-Australien und später in Kanada.

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Jedes C-Atom ist mit vier weiteren C-Atomen über Atombildungen verbunden, wegen der vier Außen- elektronen der C-Atome jeweils über eine Einfachbindung.
Anordnung der C-Atome wie ein Tetraeder. Das heißt, jedes Kohlenstoffatom befindet sich in der Mitte eines Tetraeders, und an den Ecken dieses Tetraeders sind weitere Kohlenstoffatome.

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Jedes Kohlenstoffatom mit 4 verbunden.

Atombindung.

Gemeinsame Elektronenpaare.

Abstände + Anziehungskräfte gleich groß.

Regelmäßiges + stabiles Raumgitter.

Keine freien Ladungsträger.

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Isolator (in reiner Form nicht Leitfähig)

durch Fremdatome (bsp. N,B)
—>Halbleiter, Leitereigenschaften
—>bei Wärme

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Diamanten sind die härtesten Material der Welt.

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1. Brennbar.

2. Farblos.

3. "riesenmolekül".

4. Durchsichtig.

5. Schmelztemparatur 3800ºC.

6. aus reinen Kohlenstoff .

7. Außergewöhnliche Härte.

8. Reflektieren und brechen Licht.

9. Bindung sind sehr stabil.

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1. Schmucksteine💎

2. Werkzeuge⚒(Bohrerspitzen zum Bohren gebraucht)

3. Glasschneiden⚙️

4. Schleifen besonders harte Meterials usw.

5. Schleifpulver

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Seit 1955

Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahrens (HPHT) engl. möglich.

Bei diesem Verfahren wird Graphit in hydraulischen Presse bis zu 60.000 bar und Temparatur von über 1500ºC zusammengepresst. So dass sich der Graphit zu Diamant umwandelt.

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3,5 g/cm³

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Sehr gut

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Sehr teuer, weil den Näturliche Diamanten finden sich nur in wenigen Regionen der Welt.

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WG E4

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WGE/4
Nanotubes

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-Nanotubes sind in Nanoröhren
-sie können bis zu 0,3 Nanometer dünn sein
-Nur ein zehntausendstel so dick wie ein Menschliches Haar
-sind kleine Gebilde aus Kohlenstoff

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-länglicher Hohlkörper
-Es gibt Nanoröhren aus verschieden Stoffen
-am besten untersucht ist jedoch die Kohlenstoffnanoröhre
-andere Stoffe sind: Bornitrid, Titandioxid, Sulfiden und Halogeniden

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-Strom zu leiten
-monomolekulare Transistoren (sind für Anwendungen in der Medizin geeignet)
-Verschiedene Anwendungen in der Technik
-Man hofft das man Wassermoleküle in großem Umfang speichern kann

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-haben eine große chemische und mechanische Stabilität
-Man kann Carbonfasern daraus formen
-können je nach Struktur Halbleiter, Leiter oder Supraleiter sein
-Dichte: 1,3-1,4g/cm3 (geringer als die von Stahl)
-Zugfestigkeit: 63GPa (Stahl: 2GPa)
-Nanotubes haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufgrund der schnellen Ausbreitung der Phononen
-sie haben auch eine hohe Strombelastbarkeit

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-ähnelt auf ersten Blick einer Graphitstruktur
-werden nicht aufgerollt sondern an den Enden zusammengefügt
-beide Kopfseiten können entweder geschlossen oder offen sein
-Armchair-Struktur: jedes Kohlenstoffatom kann mit den Koordinaten m und n beschriftet werden (ähnlich wie bei einem Koordinatensystem)
-rollt man nun in einen Winkel von 30grad erhält man die sogenannte Armchair-Struktur
-Zig-Zag-Struktur: Ist n=0 m=0 und man rollt an einer Achse entlang mit dem Winkel 0grad

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Es gibt 3 Verfahren:
1.Bogenentladung
-Zwischen Graphitelektroden wird mit einem Lichtbogen Plasma erzeugt. Mit einem Katalysator entstehen dann einwandige Nanotubes, ohne Katalysator entstehen mehrwandige Nanotubes

2.Laserverdampfung
-Ein Ofen wird aus 1200 grad erhitzt und durch einen Laserstrahl verdampft Graphit. Das entstandene Plasma ist regelmäßiger als bei der Bogenentladung

3.Chemische Gasphasen-Abscheidung
-Kohlenwasserstoffe werden über einen Katalysator geströmt der auf 500-1000 grad heiß ist.

Bei allen Prozessen sind Dinge wie Kohlenstoffringe, Fullerene, Metallcluster und Metallcluster mit Kohlenstoff-Hexagonüberzug wichtig diese Sachen nennt man auch Wachstumsinitiatoren

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WG E/4

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-Als Fullerene werden sphärische Moleküle aus Kohlenstoffatome  bezeichnet.
- stellen dritte Element-Modifikation  des Kohlenstoffs da

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Die Fullerene C₆₀ und C₇₀ kommen natürlich in Shungit und Fulgurit, aber auch molekular im Interstellaren Medium vor.

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1985: Kroto, Crul und Smally ...
-...Untersuchung des Staubes Kohlenstoffreicher Sterne
-Kohlenstoffverbindung bei hoher Temperatur
- Simulation durch Grafitverdampfer  per Laser

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-Benutzung eines Flugzeitspektrographen
-Zunehmendes Selektion des C60 - Signals durch Optimierung des Versuchsaufbaus
-Nobelpreis 1996 für Kroto, Curl und Smalley

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-Ausbeute an C60 bei Kroto et. al. ist äußerst gering
-1990: Krätschmer und Huffman arbeiten mit der Lichtbogenmethode

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-Ausbeute von bis zu 15% Fulleren in Ruß
-Extraktion der Fulleren durch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie mit Toluol
-100 mg C60 kostet im Jahr 2000 nur noch 50€

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-Fullerene können kristallisiert werden (nicht nur C60)
-C60: Schmelzpunkt über 360 Grad Celsius
C60: Dichte bei 20 Grad Celsius: 1,65g/ Quadratmeter
-Dotieren: interessante physikalische Eigenschaften

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Graphit ist eine natürlich vorkommende Modifikation des  Kohlenstoff, das bedeutet das er eine andere Erscheinungsform von Kohlenstoff ist.

Die chemische Formel lautet: C

Sein Name hat der Graphit aus dem griechischen: graphein  das bedeutet schreiben, da er so weich ist dass man ihn zum Schreiben verwenden kann.

Daher kennen wohl die meisten Graphit, nämlich vom Bleistift

Im Gegensatz zum Diamanten, der das härteste natürlich vorkommende Material ist, ist Graphit einer der weichsten.

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Graphit ist grauschwarz, glänzend und fühlt sich fettig an.

Die typische graue Farbe erhält Graphit durch seine undurchsichtigen grauen bis schwarzen Kristalle.

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elektrisch leitfähig

Wärme leitend

sehr weich

Schichtstruktur

Dichte: 2,26 g/cm³

Graphit hat eine Schichtstruktur. In jeder Schicht ist jedes Kohlenstoffatom an drei weitere gebunden. Daraus ergibt sich ein zweidimensionales Netzwerk aus Sechsecken. Innerhalb jeder Schicht herrschen starke Bindungen, zwischen den verschiedenen Schichten sind die Bindungen jedoch sehr schwach. So können die Schichten leicht gegeneinander verschoben und sogar getrennt werden.

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1. Elektrische Leitfähigkeit       Jedes Kohlenstoffatom in einem Graphitkristall besitzt vier Außenelektronen, die Bindungen mit den Nachbaratomen eingehen können. Doch nur drei dieser Außenelektronen gehen eine Bindung ein, denn das vierte Eletron bleibt frei beweglich und ermöglicht so die Leitung von Strom.

2. Thermische Leitfähigkeit    Dadurch das Graphit keinen Schmelzpunkt hat, kann es direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergehen (Sublimation). In Schutzgasatmosphäre wird Graphit ab einer Temperatur von 2500°C plastisch verformbar.

3. Chemische Beständigkeit    Graphit zählt zu den chemisch beständigsten Werkstoffen. Er ist beständig gegen nahezu alle Medien der organischen Chemie. Dazu gehören z.B. Zwischen- oder Endprodukte in der Kunststoffindustrie, der Produktion von Lacken, Farben, Kälte- und Frostschutzmittel, aber auch in der Kosmetik- und Nahrungsmittelindustrie.

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Graphit kommt auch in anderen Formen vor, in denen die Schichten nicht so regelmäßig angeordnet sind:

1. Ruß->  wird insbesondere in der Autoreifenindustrie als Füllstoff verwendet, außerdem ist er ein wichtiges Schwarzpigment in Farben und Lacken

2. Aktivkohle-> Aufgrund ihres hohen Absorptionsvermögens wird sie in Gasmasken eingesetzt und zur Entfernung von Verunreinigungen aus Lösungen verwendet

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Graphit kommt auf der Erde natürlich vor, kann aber auch synthetisch hergestellt werden.Naturgraphit wird vor allem in China, Indien, Brasilien, Mexiko und Kanada abgebaut.

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Bei der Herstellung von synthetischem Graphit können seine späteren Eigenschaften gezielt beeinflusst werden.

Arten von Synthetischen Graphit:

1. Feinkorngraphit

2. Isostatischer Graphit

3. Extrudierter Graphit

4. Vibrationsverdichteter Graphit

5. Gesenkgepresster Graphit

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Die Anwendungsgebiete von Graphit sind vielfältig. Graphit wird für elektronische Anwendungen, Metallurgie, der Produktion von Glas und Quarzglas, mechanische und nukleare Anwendungen benötigt – findet sich aber auch in jedem handelsüblichen Bleistift. Oder es wird hitzebeständiges Schmiermittel verwendet.

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Warum heißt der Bleistift nicht Graphitstift?

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Warum heißt der Bleistift nicht Graphitstift?

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Das hat historische Gründe: Schon seit dem 17. Jahrhundert wird in vielen Ländern der Bleistift verwendet. Damals hielt man den zum Schreiben verwendeten Graphit allerdings noch für Bleierz, woraus fälschlicherweise der Name „Bleistift“ entstand.

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Staffel 2012 * Episode 288 * 23.10.2012 * 19:05

Graphit kommt so gut wie überall in unserem Alltagsleben zum Einsatz - in Form von Bleistiftminen beispielsweise. Doch dass Graphit in Krisengebieten sogar als strategische Waffe eingesetzt wird, wissen die wenigsten. Wir testen das vielseitige Mineral aufs Extrem!

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Staffel 2012 * Episode 288 * 23.10.2012 * 19:05 Graphit kommt so gut wie überall in unserem Alltagsleben zum Einsatz - in Form von Bleistiftminen beispielsweise. Doch dass Graphit in Krisengebieten sogar als strategische Waffe eingesetzt wird, wissen die wenigsten. Wir testen das vielseitige Mineral aufs Extrem!