Chemie

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Zuletzt aktualisiert: 23. Oktober 2020

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 Name: Joshua Fiedrich, 2017-01

Kohle und Graphit

Modifikationen von Kohlenstoff und deren Eigenschaften

KOhlenstoff kann in drei verschiednen Formen vorkommen. Alle drei enthalten nur Kohlenstoffatome. Der unterschied liegt in der Anordnung und Verknüpfung, wie sie in den jeweiligen Valenzstrichformeln sichtbar werden. Diese nennt man auch Modifikationen. Modifikationen treten ebenfalls bei Schwefel uund Phsophor auf.

Graphit:

-leicht biegsamer, kristalliner und grau bis schwarzer Feststoff mit hoher Leitfähigkeit

-bei 2500 °C plastische Verformbarkeit (keinen feststellbaren flüssigen Zustand) und Sublimation ab 3750 °C

-aufgebaut in planarer Hexagon-Anordnung aus jeweils verbindenden Kohlenstoff-Atomen                    

-Jedes Jahr weltweite Förderung von über 600000 t Kohlenstoff in Graphit-form als Erze, die Graphit-flocken enthalten, besondere Vorkommen sind zb. in Kropfmühl in Deutschland.

Diamant:

-meist farbloser, glänzender und sehr harter Feststoff

-besteht aus räumlich angeordneten Hexagonen

-entsteht im Erdmantel unter hohem und lang anhaltendem Druck

-Förderung vor allem in Afrika in ca. 300 Metern Tiefe 

-Verwendung vor allem aufgrund des charakteristischen Glanzes nach dem Schleifen als Schmuck oder wegen der extremen Härte als Bohreraufsatz 

Fulleren:

-pulverförmiger schwarzer und aus kleinen Kristallen bestehender Feststoff

-besteht aus ''fußballähnlicher'' Planarstruktur in der 5 Pentagonen an ein Hexagon grenzen welche sich in in räumlicher Struktur als Kugel verbinden

-Verwendung vor allem in der Chemie, sowohl als Protonendonator, als auch als Protonenakzeptor

Bedeutung für die organische Chemie

Die Fokussierung innerhalb der organischen Chemie auf das Element Kohlenstoff liegt daran, dass Kohlenstoff viele verschiedene kovalente (Bindungen zwischen Atomen zum Molekül) Verbindungen mit sich selber bilden kann. Gründe dafür sind einerseits der Atomdurchmesser eines Kohlenstoffatoms welcher dafür sorgt, dass sich um ein Atom mehrere Verbindungen bilden können, andererseits besitzt es ein Idealmaß an Elektronegativität, was kovalente Verbindungen stabil hält und ionogene Verbindungen nur selten zulässt, außerdem ist der Elektronegativitäts-unterschied zwischen Wasserstoff und Kohlenstoff sehr gering, was ebenfalls für stabile Bindungen zwischen diesen beiden Stoffen sorgt. Diese Eigenschaften führen ebenfalls dazu, dass Kohlenstoff dazu in der Lage ist Verbindungen mit sich selber zu bilden und somit sehr lange Ketten und etliche Stoffe zu bilden, sodass alleine aus Kohlen- und Wasserstoff über 300000 Verbindungen bekannt sind (die Zahl der Kohlenstoffverbindungen mit anderen Stoffen ist stetig ansteigend und liegt bei mehreren Millionen).

Darüber hinaus wird Kohlenstoff in der Chemie benutzt um mit der sogenannten C14-Methode das Alter von organischen Materialen herauszufinden. Bei der C14-Methode stellt man anhand von dem Isotop C14 (C14, da er eine molare Masse von 14 hat),welcher eine Halbwärtszeit von 5730 besitzt, da man den Massenwert der C14 Atome feststellen kann und man somit aufgrund ihrer molaren Masse den derzeitigen Verfall und damit das Alter des organischen Materials bestimmen kann.

Aufgrund der Vielzahl der existierenden Verbindungen wird Kohlenstoff in der Industrie für eine Vielzahl an Produkten verwendet, so werden nicht nur in der Lebensmittelindustrie Aromen gebildet, sondern auch in der Fahrradindustrie zb. Karbon-Metall-Verbindungen, welche nicht nur sehr robust, sondern auch leicht sind.