Kohlenstoffmodifikationen GFS Chemie

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stabile Erscheinungsform des reinen Kohlenstoffs darstellt und dadurch den chemischen Elementen und Halbmetallen zugeordnet wird. Graphit ist durch seine grauschwarze Strichfarbe und den metallisch matten Silberglanz unverkennbar. Anwendung: Heute kommt Graphit in unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz, wobei er in der Industrie oft in seiner künstlich hergestellten Form Verwendung findet. Die wohl bekannteste Rolle spielt Graphit immer noch als das schwärzende Material in Schreibwaren, das ihm schon seinen altgriechischen Namen einbrachte. Als Bleistiftmine findet Graphit seine größte wirtschaftliche Bedeutung. Leiter oder Nichtleiter? Leiter Struktur: Das Q-Kohlenstoff genannte Material hat fantastische Eigenschaften. Dazu gehört, dass es sich bei normalem Raumklima herstellen lässt. Zum einen ist es ferromagnetisch, lässt sich also direkt magnetisieren wie etwa Eisen. Zum zweiten ist das Material, dass sich in Form von dünnen Filmen oder winzigen Nadeln herstellen lässt, nach Angaben der Forscher noch härter als Diamant. Und es beginnt zu leuchten, sobald nur geringe Mengen Energie fließen. Ein solches Material gibt es in der Natur kaum. Das diamantartige Material entstehen dabei zunächst in Form von Nanodiamanten im Größenbereich von kleiner 100 nm, die als Kristallisationskeime dienen; daraus wachsen Mikrodiamanten im Größenbereich über 100 nm. Die entstehende diamantartige Substanz wird als ferromagnetisch und härter als Diamant beschrieben. Zur Diamant-Herstellung beschichten die Materialforscher zuerst ein Substrat - etwa Saphir, Glas oder Plastik-Polymere - mit sogenanntem amorphem Kohlenstoff, der keine regelmäßige kristalline Struktur hat. Diese Schicht wird dann einmal für winzige 200 Nano-Sekunden mit einem Laser beschossen, wobei eine Temperatur von etwa 3.700 Grad Celsius entsteht. Danach wird die Schicht rasch abgekühlt. Am Ende dieses Prozesses kommt ein dünner Q-Kohlenstoff-Film heraus. Je nachdem, wie die Forscher die Parameter von Laser und Abkühlung verändern, entstehen diamantähnliche Strukturen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Anwendung: Q-Kohlenstoff Man könnte diesen Stoff z.B. für bessere Displays verwenden. Leiter oder Nichtleiter? Leiter Struktur: Fullerene Viele Fullerene bestehen aus 12 Fünfecken, die von einer unterschiedlichen Anzahl an Sechsecken umgeben sind. Durch die Unmöglichkeit, eine Ebene mit regelmäßigen Fünfecken vollständig zu bedecken, ergibt sich die sphärische Wölbung. Fullerene werden heute u.a. durch Verdampfen von Graphit (eventuell als Gemisch mit anderen Verbindungen) im Lichtbogen oder Kollision kleiner Fullerene hergestellt. Einige Fullerenstrukturen können inzwischen auch mittels chemischer Synthese gewonnen werden. Ein eindeutiger Beweis für auf der Erde natürlich gebildete Fullerene konnte bislang nicht erbracht werden. Anwendung: Verschiedene Möglichkeiten zur Verwendung als Katalysator, Schmiermittel, zur Herstellung künstlicher Diamanten, in der Medizin, als Halbleiter oder Supraleiter. Leiter oder Nichtleiter? Halbleiter Struktur: Graphen Graphen besteht aus Kohlenstoffatomen, die wie Bienenwaben angeordnet sind und nur eine einzige Atomlage dicke Schicht bilden. Diese kann als Baustein für andere Formen dienen. In Graphen sitzen die Kohlenstoffatome jeweils auf den Ecken von regelmäßig angeordneten Sechsecken. Die Bindungen zwischen benachbarten Kohlenstoffatomen sind sehr stark. Dadurch ist Graphen stabil und gleichzeitig biegsam. Anwendung Die einzigartigen Eigenschaften des dünnsten Materials der Welt könnten vielfältig genutzt werden - in Tennisschlägern (optimiert die Gewichtsverteilung innerhalb des möglichst starken und flexiblen Netzes.), Solarzellen und künftig auch in medizinischen Sensoren. Leiter oder Nichtleiter? Leiter -> Das Verhalten der Elektronen sorgt auch dafür, dass Graphen Strom über eineinhalbmal besser leitet als Kupfer und so zum Beispiel ein Bauteil von schnell aufladbaren Energiespeichern sein kann. Struktur: Mit Hilfe von atomarem Wasserstoff, der durch eine elektrische Entladung in einem Wasserstoff-Argon-Gemisch erzeugt wird, lässt sich Graphen in Graphan umwandeln. In Graphan ist jedem Kohlenstoffatom ein Wasserstoffatom zugeordnet, und die Bindungsstruktur ähnelt dem sesselförmigen Cyclohexan. Graphan zerfällt oberhalb von 450 °C in Graphen und Wasserstoff. Anwendung noch nicht genügend erforscht Graphan Leiter oder Nichtleiter? Leiter -> Leitfähigkeit kann gezielt erhöht oder verringert werden Struktur: Ruß Ruß ist ein schwarzer, pulverförmiger Feststoff, der je nach Qualität und Verwendung zu 80 bis 99,5 Prozent aus Kohlenstoff besteht. Ruß besteht aus kleinsten, meist kugelförmigen Teilchen, die auch Primärpartikel genannt werden. Diese Primärpartikel sind zu kettenförmigen, teilweise klumpenartigen Aggregaten zusammengewachsen. Viele dieser Aggregate lagern sich zusammen und bilden so die Agglomerate. Durch Variation der Herstellbedingungen können sowohl die Größe der Primärteilchen als auch deren Aggregierung gezielt eingestellt werden. Bei diesen Dimensionen ist es nicht mehr nur die chemische Zusammensetzung allein, sondern auch die Größe und Form der Partikel, die die Eigenschaften bestimmen. Hinzu kommen Einflüsse durch jene Strukturen, die zwischen dem reinen Kohlenstoff und den großen Molekülen von Kohlenwasserstoff (resten) liegen. Anwendung ● Industrie-Ruß wird zu über 90 Prozent als Füllstoff in der Gummiindustrie verwendet, hauptsächlich für Autoreifen und Förderbänder. Leitfähigkeitsruß wird in der Elektroindustrie genutzt und als Rohstoff für Ingenieurkeramiken, sowie für Elektrodenmaterial verwendet. Ruß wird als Schwarz-Pigment (C. I. Pigment Black 7) für Druckfarben, Tuschen, Lacke zur Einfärbung von Kunststoffen (insbesondere als UV- Schutz) genutzt. Auch in Spezialitäten wie Maskara, Graberde, Dekorpapier und Fasern dient er als Schwarzpigment. Leiter oder Nichtleiter? Leiter -> Besitzt der Ruß kleine Primärteilchen und hat weitverzweigte Aggregate, so ermöglicht er eine elektrische Leitfähigkeit in verschiedenen Anwendungen. Man spricht daher speziell von Leitruß oder Leitfähigkeitsruß für diese Produktqualitäten. Quellen https://de.wikipedia.org/wiki/Diamantstruktur https://www.chemie.de/lexikon/Diamant.html https://pixabay.com/de/illustrations/diamant-gl%C3%A4nzend-baby-reichtum- 807979/ https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Graphit https://www.chemie.de/lexikon/Graphit.html https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Graphite-233436.jpg https://de.wikipedia.org/wiki/Q-Carbon https://de.sott.net/article/20322-Q-Kohlenstoff-Neue-kristalline-Struktur-lasst- Diamanten-gluhen https://de.wikipedia.org/wiki/Fullerene https://www.chemie.de/lexikon/Fulleren.html https://de.wikipedia.org/wiki/Graphen https://www.weltderphysik.de/gebiet/materie/graphen/ueberblick-graphen/ https://www.weltderphysik.de/gebiet/materie/news/2009/neuer-werkstoff-graphan- wenn-kohlenstoff-jagd-auf-wasserstoffionen-macht/ https://www.chemie.de/lexikon/Ru%C3%9F.html https://de.wikipedia.org/wiki/Ru%C3%9F