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Der Artikel Kohlenstoff gehört zur Kategorie: Chemisches Element, Nichtmetall, Gruppe-14-Element, Periode-2-Element
| Eigenschaften | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Allgemein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Kohlenstoff, C, 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Serie | Nichtmetalle (Kohlenstoff-Gruppe) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gruppe, Periode, Block | 14 (IVA), 2, p | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aussehen | schwarz (Graphit) farblos (Diamant) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Massenanteil an der Erdhülle | 0,09 % | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atommasse | 12,0107 u | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomradius (berechnet) | 70 (67) pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kovalenter Radius | 77 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Van-der-Waals-Radius | 170 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronenkonfiguration | He2s22p2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronen pro Energieniveau | 2, 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Austrittsarbeit | 4,81 eV | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 1086,5 kJ⁄mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 2352,6 kJ⁄mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 4620,5 kJ⁄mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4. Ionisierungsenergie | 6222,2 kJ⁄mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5. Ionisierungsenergie | 37831 kJ⁄mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6. Ionisierungsenergie | 47277,0 kJ⁄mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Physikalisch | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand (Magnetismus) | fest (unmagnetisch) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kristallstruktur | hexagonal (Graphit) kubisch (Diamant) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dichte (Mohshärte) | 2250 kg⁄m3 (0,5) Graphit, 3510 kg⁄m3 (10,0) Diamant | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | ca. 4300-4700 K bei einem Druck von ca.100000 bar (Tripelpunkt Diamant/Graphit/Flüssigkeit) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Siedepunkt | ca. 4300-4700 K bei einem Druck von ca. 100 bar (Tripelpunkt Graphit/Flüssigkeit/Dampf) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molares Volumen | 5,29 · 10−6 m3⁄mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verdampfungswärme | 715 kJ⁄mol (sublimiert); | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzwärme | k. A. (sublimiert) bei Normaldruck | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dampfdruck | 1 Pa bei 2710 K | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schallgeschwindigkeit | 18350 m⁄s (Diamant) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Spezifische Wärmekapazität | 715 J⁄(kg · K) (Graphit) 472 J⁄(kg · K) (Diamant) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrische Leitfähigkeit | 3 · 106 S⁄m (Graphit, innerhalb der Schicht) 0,0005 · 106 S⁄m (Graphit, senkrecht zur Schicht) 1 · 10−4 S⁄m (Diamant) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 119–165 W⁄(m · K) (Graphit) 900–1300 W⁄(m · K) (Diamant) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Chemisch | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidationszustände | 2, 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hydride und Oxide (Basizität) | (leicht sauer) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativität | 2,55 (Pauling-Skala) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isotope | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| NMR-Eigenschaften | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kohlenstoff (von lat. carbo „Holzkohle“ und lat. carbonium „Kohlenstoff“) ist ein chemisches Element der 4. Hauptgruppe. Es kommt in der Natur sowohl in gediegener Form als auch chemisch gebunden vor. Aufgrund seiner besonderen Elektronenkonfiguration (halbgefüllte L-Schale) besitzt es die Fähigkeit zur Bildung von komplexen Molekülen und weist von allen chemischen Elementen die größte Vielfalt an chemischen Verbindungen auf. Kohlenstoffverbindungen bilden die molekulare Grundlage allen irdischen Lebens.
Vorkommen
Kohlenstoff ist das wichtigste Element der Biosphäre, es ist in Lebewesen nach Sauerstoff (Wasser) nach Gewicht das häufigste Element. Geologisch dagegen zählt es nicht zu den häufigsten Elementen.
Kohlenstoff ist in allen Lebewesen enthalten, alles lebende Gewebe ist aus (organischen) Kohlenstoffverbindungen aufgebaut. Dies gilt sowohl für Pflanzen, als auch für Tiere.
Geologisch findet man Kohlenstoff sowohl elementar, als auch in Verbindungen. Man findet sowohl Diamant, als auch Graphit in der Natur. Die Hauptfundorte von Diamant sind Afrika (v.a. Südafrika und die demokratische Republik Kongo) und Russland. Diamanten findet man häufig in vulkanischen Gesteinen wie Kimberlit. Graphit kommt relativ selten in kohlenstoffreichem metamorphem Gestein vor. Die wichtigsten Vorkommen liegen in Indien und China.
Am häufigsten findet man Kohlenstoff in Form von anorganischem Carbonatgestein (ca. 2.8 · 1016 t). Carbonatgesteine sind weit verbreitet und bilden z.T. Gebirge. Ein bekanntes Beispiel für Carbonat-Gebirge sind die Dolomiten in Italien. Die wichtigsten Carbonat- Mineralien sind Calciumcarbonat (Modifikationen: Kalkstein, Kreide, Marmor) CaCO3, Calcium-Magnesium-Carbonat (Dolomit) CaCO3 · MgCO3, Eisencarbonat (Eisenspat) FeCO3 und Zinkcarbonat (Zinkspat) ZnCO3.
Bekannte Kohlenstoffvorkommen sind die fossilen Brennstoffe Kohle, Erdöl und Erdgas. Diese sind keine reinen Kohlenstoffverbindungen, sondern eine Mischung aus vielen verschiedenenorganischen Verbindungen. Sie entstanden durch Umwandlung pflanzlicher (Kohle) und tierischer (Erdöl, Erdgas) Überreste unter hohem Druck. Wichtige Vorkommen für Kohle liegen in den USA, China und Russland. Ein bekanntes deutsches Kohlevorkommen liegt im Ruhrgebiet. Die wichtigsten Erdölvorräte liegen auf der arabischen Halbinsel (Irak, Saudi-Arabien). Weitere wichtige Ölvorkommen sind im Golf von Mexiko und in der Nordsee.
Kohlenstoff kommt weiterhin in der Luft als Kohlenstoffdioxid vor. Es ist an der Zusammensetzung der Luft zu ca. 0,03 % beteiligt. Kohlenstoffdioxid entsteht beim Verbrennen kohlenstoffhaltiger Verbindungen. Auch in Meerwasser ist CO2 gelöst (ca. 0,0005 Gew.%).
Mengenmäßig ist der überwiegende Teil des Kohlenstoffs in der Gesteinshülle (Lithosphäre) gespeichert. Alle anderen Vorkommen machen mengenmäßig nur ca. 1/1000 des Gesamt-Kohlenstoffs aus.
Modifikationen des Kohlenstoffs
Elementarer Kohlenstoff ist nichtmetallisch und kommt in mehreren allotropen Modifikationen vor: Diamant, Graphit und Fullerene. Makroskopisch sind die Eigenschaften sehr unterschiedlich und nahezu gegensätzlich.Graphit ist ein guter elektrischer Leiter von tiefschwarzer Farbe. Dabei ist die Leitfähigkeit anisotrop: sehr gut entlang der Kristallebenen und schlecht senkrecht zu den Ebenen. Er ist leicht spaltbar und dient als Schmiermittel. Diamant hingegen ist ein sehr guter Isolator und transparent. Außerdem ist Diamant das härteste bekannte natürliche Material und wird als Schleifmittel eingesetzt. Alle Werkstoffe auf Kohlenstoff-Basis lassen sich auf diese beiden Grundtypen zurückführen (siehe unten).
Atommodell des Kohlenstoffs
Das Modell der Atom- und Molekülorbitale veranschaulicht, wie es zu der unterschiedlichen Ausprägung der Erscheinungsformen des Kohlenstoffs kommt.Kohlenstoff besitzt sechs Elektronen. Nach dem Schalenmodell besetzen zwei Elektronen die innere 1s-Schale. Das 2s-Niveau der zweiten Schale nimmt ebenfalls zwei Elektronen auf, zwei weitere das 2px- und 2py- Niveau. Nur die vier äußeren Elektronen der zweiten Schale treten chemisch in Erscheinung. Die Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Elektronen in einem s-Niveau ist kugelförmig. In einem p-Niveau ist sie anisotrop. Die Elektronen bevölkern einen tropfenförmigen Raum, jeweils einen Tropfen links und rechts vom Zentrum entlang der x-Achse, wenn man sich das Atom im Zentrum eines kartesischen Koordinatensystem platziert vorstellt. Senkrecht dazu stehen das py- und pz-Orbital.
Diamant (sp3) Struktur
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Vier sp3-Orbitale richten sich tetraedrisch in gleichem Winkel zueinander aus. Bildherkunft |
Das 2s-Niveau kann mit den 3 2p Niveaus hybridisieren und 4 energetisch gleichwertige sp3-Orbitale bilden. Diese Orbitale besitzen eine langgestreckte, asymmetrische Tropfenform. Waren die Formen der p-Orbitale spiegelsymmetrisch zum Mittelpunkt angeordnet, erscheinen sie jetzt keulenartig in eine Richtung verlängert. Das Bild veranschaulicht die Hauptkeulen, die Nebenkeulen wurden der Übersichtlichkeit wegen fortgelassen. Die vier sp3-Orbitale sind, mit größtmöglichem Abstand zueinander symmetrisch im Raum orientiert, sie zeigen in die Ecken eines gedachten Tetraeders.
Überlappen sich die sp3-Orbitale von Atomen, können sie feste kovalente Bindungen bilden, die dann die tetraedrische Struktur widerspiegeln. Sie bilden das Grundgerüst des Diamantgitters (siehe Kristallstruktur dort.)
Graphit (sp2) Struktur
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Drei sp2-Orbitale richten sich in einer Ebene symmetrisch (hexagonal) zueinander aus. Bildherkunft |
Sind nur 2 der 3 p-Orbitale an der Hybridisierung beteiligt, entstehen die sog. sp2-Orbitale. Die sp2- Orbitale richten sich senkrecht zum übriggebliebenen p-Orbital aus. Steht beispielsweise das p-Orbital senkrecht auf der x-y-Ebene, liegen die sp2- Orbitale symmetrisch in der x-y-Ebene. Sie haben den gleichen Winkel von 120° zueinander. Das Bild links veranschaulicht die Situation. Das unhybridisierte p-Orbital ist der Übersichtlichkeit wegen weggelassen.
sp2-Kohlenstoff-Atome können miteinander kovalente Bindungen bilden, die dann in einer Ebene liegen. Ihre Struktur ist hexagonal, d.i. die Grundstruktur der Planarebenen des Graphits (siehe Kristallgitterstruktur dort). Die übriggebliebenen p-Orbitale wechselwirken ebenfalls untereinander. Sie formen die pi-Bindungen mit deutlich geringeren
Bindungsenergien als die sigma-Bindungen der sp2 beziehungsweise sp3-Orbitale.
Chemisch sprechen wir von einer Doppelbindung. Die Schreibweise C=C vernachlässigt den unterschiedlichen Charakter beider Bindungen.
Die Bindungsenergie der diamantartigen tetraedrischen sp3-Einfachbindung 'C-C' liegt bei 350 kJ/mol, die der graphitartigen hexagonalen sp2-Doppelbindung C=C nur um 260 kJ/mol höher.
In einem Kohlenstoff-Ring mit sechs Kohlenstoff-Atomen stabilisiert sich die pi-Bindung
durch Delokalisierung der Elektronen innerhalb des Rings (mehr dazu siehe Benzol).
Dreifach (sp1) Bindung
Wenn nur ein p-Orbital mit dem s-Orbital hybridisiert, ergeben sich zwei linear angeordnete Bindungskeulen. Orientieren wir sie entlang der x-Achse, zeigen die verbliebenen p-Orbitale in y- und z-Richtung. Zwei sp-hybridisierte Atome können eine Kohlenstoff-Dreifachbindung formen. Ein Beispiel ist das Gas Ethin (Acetylen) HC ≡ CH. Während sp3-Bindungen dreidimendionale Strukturen formen und sp2 zweidimensionale, bilden sp1-Bindungen höchstens eindimensionale Ketten, wie zum Beispiel H-C≡C-C≡C-H.Erscheinungsformen des Kohlenstoffs
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a) Diamant, b) Graphit c) Lonsdaleit d) Buckminsterfullerene (C60) e) C540 f) C70 g) Amorpher Kohlenstoff h) Nanoröhrchen Bildherkunft |
Elementarer Kohlenstoff existiert in drei Modifikationen, basierend auf den Bindungsstrukturen sp3 und sp2: Diamant, Graphit und Fulleren. Neben diesen drei Modifikationen gibt es weitere unterschiedliche Formen elementaren Kohlenstoffs.
Modifikationen
Diamant
Siehe auch: DiamantDie sp3-kovalent tetragonal gebundenen Kohlenstoff-Atome besitzen keine freien Elektronen. Das Material ist ein Isolator mit einer Bandlücke von 5,45 eV, der sichtbares Licht nicht absorbiert. Zugabe von Fremdatomen erzeugt Zustände in der Bandlücke und verändert somit die elektrischen und optischen Eigenschaften. So ist der gelbliche Ton vieler natürlicher Diamanten auf Stickstoff zurückzuführen, während mit Bor dotierte Diamanten bläulich aussehen und halbleitend sind. Der Diamant wandelt sich unter Luftabschluss bei Temperaturen um 1500 °C in Graphit um. Er verbrennt bereits bei ungefähr 700 – 800 °C zu Kohlendioxid.
Diamant gilt unter Normalbedingungen (1 bar, 25 °C) gemeinhin als die metastabile Form des Kohlenstoffes. Aufgrund neuerer Forschung ist dies aber nicht mehr sicher, weil
- die thermodynamische Stabilität zu niedrigen P-T-Bedingungen lediglich extrapoliert ist,
- bei Gleichgewichtsuntersuchungen der Einfluss der Umgebung -geringe Spuren von Verunreinigungen, die unterhalb der heutigen Detektionsgrenze liegen, können bereits drastische Auswirkungen auf die Gleichgewichtslage einer Reaktion haben- nicht berücksichtigt wurde/wird (s.h. Carpenter, M.A: Thermodynamics of phase transitions in minerals: a macroscopic approach, in: Stability of Minerals, Chapman & Hall London, 1992 oder Salje, E.: Phase transitions in ferroelastic and coelastic Crystals, Cambridge University Press, Cambridge 1990)) und schließlich
- Experimente chinesischer Wissenschaftler zeigen, dass in einer Reaktion zwischen metallischem Natrium und Magnesiumcarbonat Kohlenstoff und Diamant stabil nebeneinander koexistieren.
Lonsdaleit, auch hexagonaler Diamant bezeichnet, ist eine sehr seltene Modifikation des Diamanten.
Graphit
Siehe auch: GraphitDie sp2-kovalent hexagonal gebundenen Kohlenstoff-Atome formen hochfeste Ebenen. Die Ebenen untereinander sind nur locker über Van-der-Waals-Kräfte gebunden. Makroskopisch dominiert die Spaltbarkeit entlang der Planarebenen. Da die Ebenen so dünn sind, tritt ihre außerordentliche Festigkeit bei Graphit nicht in Erscheinung.
Wegen dieser Struktur verhält sich Graphit sehr anisotrop: Entlang der Kristallebenen ist Graphit thermisch und elektrisch sehr leitfähig, die Leitung von Wärme oder Ladungen von Kristallebene zu Kristallebene ist dagegen relativ schlecht.
Fullerene
Siehe auch: FullerenEin reguläres hexagonales Wabenmuster, wie es die C-Atome in den Basalebenen des Graphits ausbilden, ist planar. Ersetzt man einige Sechsecke durch Fünfecke, entstehen gekrümmte Flächen, die sich bei bestimmten relativen Anordnungen der Fünf- und Sechsinge zu geschlossenen Körpern "aufrollen". In den Fullerenen sind derartige Strukturen realisiert. Die sp2-Bindungen liegen dabei nicht mehr in einer Ebene, sondern bilden ein räumlich geschlossenes Gebilde. Die kleinste mögliche Struktur besteht nur noch aus Fünfecken und erfordert 20 Kohlenstoff-Atome, der dazugehörige Körper ist ein Pentagon-Dodekaeder. Dieses einfachste Fulleren ist bislang aber nur massenspektrometrisch nachgewiesen worden. Einer der stabilsten Fullerene besteht aus 60 Kohlenstoff-Atomen und enthält neben Sechsecken nur Fünfecke, die mit keinem anderen Fünfeck eine gemeinsame Kante besitzen. Das so entstehende Muster (abgestumpftes Ikosaeder, ein archimedischer Körper) gleicht dem Muster auf einem (altmodischen) Fußball. Es wird zu Ehren von Richard Buckminster Fuller als Buckminster-Fulleren bezeichnet. Die Molekül"kugeln" der Fullerene untereinander sind untereinander über relativ schwache Van-der-Waals-Wechselwirkungen gebunden, ähnlich wie die Basalebenen im Graphit. Mittlerweile sind etliche Fullerene unterschiedlicher Größe isoliert und teilweise auch kristallisiert worden; sie können daher als echte Modifikation(en) gelten. Fullerene kommen vermutlich in allen Rußen vor, so zum Beispiel auch in dem Ruß über Kerzenflammen.
Weitere Formen des Kohlenstoffs
Graphen
Siehe auch: GraphenAls Graphen bezeichnet man eine Graphit-Basalebene von sp2-hybridisiertem Kohlenstoff. Man erhält die dünnen Schichten durch chemisches Spalten von Graphit. Eingebettet in Kunststoffen eignet es sich als Ausgangsmaterial für neue Verbundwerkstoffe oder für Untersuchungen von zweidimensionalen Kristallen.
Kohlenstoffnanoröhren
Siehe auch: KohlenstoffnanoröhreEine weitere Form von Kohlenstoff sind zylindrisch angeordnete, sp2-gebundene Kohlenstoffatome. Ihre Geometrie entsteht aus einer planaren Schicht Graphit, die zu einem Zylinder aufgerollt wird. Die entstandene Röhre kann zusätzlich noch verdreht sein, wodurch sich die elektrischen Eigenschaften ändern. Es können mehrere einwandige Röhren konzentrisch ineinander liegen, so dass man von multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) spricht, im Gegensatz zu single-walled carbon nanotubes (SWCNT).
Kohlenstoffnanoschaum
Kohlenstoffnanoschaum ist eine zufällig orientierte, netzartige Anordnung von Kohlenstoff-Clustern, ähnlich der von Glaskohlenstoff, nur mit deutlich größeren Hohlräumen. Ihr durchschnittlicher Durchmesser liegt bei sechs bis neun Nanometern. Technisch gesprochen ist Kohlenstoffnanoschaum ein Aerogel mit einer Dichte von 0,2–1,0 Gramm⁄Kubikzentimeter. Teilweise werden noch niedrigere Dichten mit ungewöhnlichen magnetischen Eigenschaften beschrieben (siehe Diskussion:Kohlenstoff).Kohlenstoff-Fasern
Siehe auch: KohlenstofffaserKohlenstoff-Fasern bestehen aus graphitartig sp2-gebundenem Kohlenstoff. Isotrope Fasern verhalten sich ähnlich wie polykristalliner Graphit und besitzen nur geringe Festigkeiten. Fasermatten und -bündel werden für Wärmedichtungen eingesetzt.
Durch Strecken bei der Herstellung ist es möglich, die Basalebenen entlang der Faserachse auszurichten. Man erhält hochfeste Fasern mit Eigenschaften, die den theoretischen Werten von Graphit entlang der Basalebenen nahekommen.
Anisotrope Kohlenstofffasern sind leicht, außerordentlich steif und fest und werden in Verbundwerkstoffen genutzt.
Ruß
Siehe auch: RußRuß besteht ebenfalls aus Kohlenstoff auf Graphitbasis. Je reiner der Ruß, desto deutlicher treten die Eigenschaften von Graphit hervor. Lampen- oder Kerzenruß ist stark mit organischen Verbindungen verunreinigt, die die Bildung größerer Graphit-Verbände verhindern.
Aktivkohle
Siehe auch AktivkohleBehutsames Graphitieren von organischen Materialien, wie zum Beispiel Kokosnuss-Schalen, führt zu einem porösen Kohlenstoff. Die Hohlräume stehen wie bei einem Schwamm miteinander in Verbindung und bilden eine sehr große innere Oberfläche. Aktivkohle filtert gelöste Stoffe in geringer Konzentration aus Flüssigkeiten und kann Gase adsorbieren.
Glaskohlenstoff
Siehe auch Glaskohlenstoff.Glaskohlenstoff ("Glassy Carbon") ist ein hochtechnologischer Werkstoff aus reinem Kohlenstoff, der glasartige und keramische Eigenschaften mit denen des Graphits vereint. Im Gegensatz zu Graphit besitzt Glaskohlenstoff eine fullerenartige Mikrostruktur. Dadurch ergibt sich eine große Vielfalt positiver Materialeigenschaften. Die Leitfähigkeit ist z.B. geringer als bei Graphit.
Röhrenförmige aggregierte Diamant-Nano-Röhrchen
Eine Sonderform des Diamanten sind ADNRs, röhrenförmige aggregierte Diamant-Nano-Röhrchen.Amorpher Kohlenstoff
In amorphem Kohlenstoff (a-C) sind die Atome ohne langreichweitige Ordnung vernetzt. Das Material lässt sich mit nahezu beliebigen sp2:sp3 Hybridisierungsverhältnissen synthetisieren, wobei die Materialeigenschaften fließend von denen des Graphits zu denen des Diamants übergehen. Bei einem sp3 Hybridisierungsanteil >% 70 spricht man von tetraedrisch amorphen Kohlenstoff (ta-C). Dieses Material zeichnet sich durch hohen elektrischen Widerstand, extreme Härte und optische Transparenz aus. Die Synthese kann mittels PVD-Methoden erfolgen.Verbindungen
Kohlenstoff ist das Element, das nach Wasserstoff die meisten Verbindungen aller Elemente bilden kann (Wasserstoff steht an erster Stelle, weil die meisten Kohlenstoffverbindungen auch Wasserstoff enthalten). Besonderheiten des Kohlenstoffs sind es, Ketten und Ringe mit sich selbst und anderen Elementen sowie Doppel- und Dreifachbindungen unter Beteiligung von π-Orbitalen zu bilden. Aufgrund seiner mittelstarken Elektronegativität hat er ein gutes Bindungsvermögen sowohl zu elektropositiveren als auch zu elektronegativeren Elementen. Alle Oxidationsstufen von -IV bis +IV kommen in der Natur in anorganischen oder organischen Verbindungen vor.Kohlenstoffverbindungen werden traditionell bis auf wenige Ausnahmen zur organischen Chemie gezählt, diese wird auch manchmal als Chemie des Kohlenstoffs bezeichnet. Die organische Chemie umfasst, aufgrund der Fähigkeit des Kohlenstoffs, lange Ketten und kovalente Bindungen mit anderen Atomen zu bilden, mehr Verbindungen als die gesamte anorganische Chemie. Auch die Biochemie ist ein Teil der organischen Kohlenstoffchemie. Zu den einfachsten organischen Verbindungen zählen die Alkane Methan und Ethan.
Es gibt nur relativ wenige anorganische Kohlenstoffverbindungen. Zu diesen zählen traditionell einige Kohlenstoff-Sauerstoff-Verbindungen.
Die wichtigsten Beispiele sind:
- Carbide, Kohlenstoff-Element-Verbindungen des Typs CxEy, bei denen der Kohlenstoff der elektronegativere Reaktionspartner ist. Carbide können mit vielen Metallen gebildet werden. Carbide sind teilweise sehr hart und werden für Schneidwerkzeuge (z.B. Wolframcarbid) gebraucht.
- Kohlenstoffmonoxid CO, ein sehr giftiges Gas, das stark reduzierend wirkt und bei der Metallverhüttung (z.B. Eisen) eine wichtige Rolle spielt.
- Kohlenstoffdioxid CO2, eines der bekanntesten Gase überhaupt, es wird von allen Lebewesen ausgeatmet und von Pflanzen verbraucht (Photosynthese). Kohlenstoffdioxid ist das Endprodukt der vollständigen Verbrennung von Kohlenstoff mit Sauerstoff. Durch die Verbrennung fossiler Kohlenstoffvorräte (Kohle, Öl, Erdgas) entsteht es in großen Mengen. Es ist eine der wichtigsten Ursachen für den Treibhauseffekt. CO2 ist zu ca. 0,04% Bestandteil der Atmosphäre.
- Suboxide wie Trikohlenstoffdioxid (C3O2), Tetrakohlenstoffdioxid (C4O2) und Pentakohlenstoffdioxid (C5O2)
- Kohlensäure H2CO3, formal in Wasser gelöstes CO2, eine theoretisch mittelstarke Säure, die aber in Wasser nicht stabil ist. Bei völliger Abwesenheit von Wasser wurde Kohlensäure mittlerweise synthetisiert.
- Hydrogencarbonate oder Bicarbonate E+ HCO3-, deren bekanntester Vertreter Natriumhydrogencarbonat u.a. als Backtriebmittel verwendet wird.
- Carbonate E2+ CO32-, die zweiwertigen Salze der Kohlensäure. Das bekannteste Carbonat ist Natriumcarbonat, Trivialname Soda, ein wichtiger Grundstoff für die Glasherstellung.
- Kohlenstoff-Schwefel-Verbindungen, von denen die bekannteste Verbindung Kohlenstoffdisulfid(Schwefelkohlenstoff, CS2), eine sehr giftige Flüssigkeit, ist.
- Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindungen, wie die Cyanide, deren bekanntester Vertreter Kaliumcyanid ein bekanntes Gift ist. Die anderen Cyanide sind allerdings ähnlich giftig.
Isotope
Kohlenstoff hat insgesamt 2 stabile Isotope, 12C und 13C. 12C kommt zu 98,9% in der Natur vor, 13C zu 1,1%. 12C ist laut Definition der Bezugspunkt zur Messung von Atommassen: 1/12 der Masse dieses Kohlenstoffsisotops ist 1u (atomare Masseneinheit). 1 mol 12C wiegt genau 12 g. 13C kann man zu NMR-spektroskopischen Untersuchungen verwenden.Neben diesen beiden stabilen Isotopen gibt es noch mehrere instabile, meist künstliche Isotope. Das bekannteste instabile Isotop ist dabei 14C mit einer Halbwertszeit von 5736 Jahren. Es entsteht durch Neutroneneinfang natürlich in der Atmosphäre aus 14N. Wenn eine organische Verbindung von der Luft abgeschlossen ist, hat sie ein typisches Verhältnis von14C zu den stabilen Isotopen. Durch den Zerfall ändert sich dieses Verhältnis mit der Zeit. Durch die Bestimmung des Verhältnisses von 14C zu den stabilen Isotopen ist nun eine Altersbestimmung möglich (Radiocarbon-Methode), die vor allem in der Archäologie Verwendung findet.
Rohstoffe für die Kohlenstoff-Gewinnung
Die Inkohlung erhöht den Kohlenstoffgehalt organischer Substanzen innerhalb geologischer Zeiträume. Dieser Prozess führte zur Entstehung von Braun- und Steinkohle aus Pflanzenmaterial des Karbons. Ein schnelleres Verfahren ist das Aufheizen unter Inertgas. Die Karbonisierung (bis ca. 1900 °C) und Graphitierung bzw. Graphitisierung (oberhalb 2000 °C) führen zu hohen Kohlenstoffanreicherungen, je nach Materialmenge in Minuten oder wenigen Tagen.Kohlenstoffgehalt in Massen-% einiger Rohstoffe für die Kohlenstoff-Gewinnung:
- Anthrazit: >90 %
- Holzkohle: 90 %
- Steinkohle: 85 – 90 %
- Koks (durch Karbonisierung von Steinkohle): 98 %
- Braunkohle: 60 – 75 %
- Erdöl: 85 – 90 %
- Erdgas: 85 – 95 %
- Torf: 56 %
- Holz: 45 – 50 %
- Holzkohle (durch Karbonisierung von Holz): 80 – 90 %
- Direkte Umwandlung von Biomasse in Kohlenstoff: Karbonisierung
- Ein technisches Verfahren zur Gewinnung von reinem Kohlenstoff ist die Hydrothermale Karbonisierung
Literatur
Hollemann, Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Verlag de Gruyter, Berlin, 101. Auflage (1995), ISBN 3-11-012641-9Weblinks
- Growth Mechanism and Structure of Carbon Nanotubes (in Englisch)
- Kohlenstoff auf Chemieseite.de
- Informationen über Kohlenstoffschichten
- Informations about Carbon Films
- Kohlenstoff Isotope
Siehe auch
- organische Chemie
- Radiokarbonmethode
- Polymer
- Kohlenstoff-Senke,
- Kohlendioxid
ast:Carbonu jbo:tabno lmo:Carbòni nds:Kohlenstoff nov:Karbo simple:Carbon zh-min-nan:C (goân-sò͘) zh-yue:碳
Diskussion der Autoren über den Artikel: Kohlenstoff
Fehler bei der Wärmekapazität ?
Zu dem angegebenen Wert gehört wohl die Einheit kJ/(mol*K) ?
Ref. Kuchling: TB der Physik Wärmekapazität von Graphit = 0,708 kJ/(kg*K)
... und 0,708*12 = 8,5
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Die (d.h. meine) Orbitalbilder sind natürlich nicht der Weisheit letzter Schluss, aber zur Veranschaulichung tun sie's. Orbitale sind ja genau definierte Funktionen, man müsste also Isoflächen der Orbitale berechnen, aber oft entstehen noch schlimmere "Wurstformen" Hubi 21:55, 29. Feb 2004 (CET)
- Sie sind ein guter Ansatzpunkt, um die Modifikationen für Kohlenstoff zu beschreiben. Ist man versucht, Fulleren als weitere Modifikation zu bezeichnen, sollten Nanoröhrchen auch eine bilden, ebenso Glaskohlenstoff oder Graphit mit seinen zwei Kristallstrukturen. Und was ist mit Ruß bzw. graphitiertem Ruß?... Anton 02:46, 28. Nov 2004 (CET)
- Da wäre dann aber noch die auf http://www.coleus.de/winkle... beschriebene, "fünfte" Modifikation zu erwähnen. --Kuede 21:13, 18. Jan 2005 (CET)
bin zwar kein chemie-profi, aber:
müsste es bei der sp-hybridisierung nicht heissen, ethin ist die KLEINSTmögliche verbindung?
- Hallo Necrosausage, beides ist richtig. Es sind keine Ärmchen mehr frei, um Verbindungen mit weiteren Kohlenstoff-Atomen einzugehen. Anton 21:18, 28. Jun 2005 (CEST)
Ich habe GRÖSSTmögliche Verbindung auch nicht nachvollziehen können. So enthält z.B. Propin H3C-C≡CH auch einen sp-hybridisierten Kohlenstoff aber das Molekül ist sicher größer als Ethin HC≡CH. Auch das mittlere C-Atom in Allen H2C=C=CH2 ist (vermute ich) sp-hybridisiert und das Molekül ist größer. Bei KLEINSTmöglicher Verbindung habe ich hingegen kein Gegenbeispiel finden können. --WS62 14:32, 29. Jun 2005 (CEST)
- OK, die Aussage war zwar sprachlich ansprechend, aber wahrscheinlich falsch. Ich denke, sp1-Orbitale können 1D-Ketten bilden der Gestalt -C≡C-C≡C-C≡C-. Ich weiß aber nicht, ob solche Moleküle beobachtet werden. Anton 21:28, 29. Jun 2005 (CEST)
- Einige Polyine sind tatsächlich bekannt, z.B. Butadiin HC≡C-C≡CH, Hexatriin HC≡C-C≡C-C≡CH und Octatetrain HC≡C-C≡C-C≡C-C≡CH. Die Moleküle sind bis etwa 12 Ethin-Einheiten stabil. --WS62 14:47, 30. Jun 2005 (CEST)
- Soweit ich weiss geht man von der existenz einer solchen Kohlenstoffmodifikation (Carbinform) in Form von solchen sehr langen Fäden aus. Xvlun 01:30, 1. Jul 2005 (CEST)
- Neben den Polyinen CnH2 (n=4,6,8,...) mit konjugierten Dreifachbindungen gibt es auch noch Polyene CnH4 (n=4,5,6,...) mit ausschließlich kummulierten Doppelbindungen, welche sp-hybridisierte Kohlenstoffketten bilden. Beispiele sind Butatrien H2C=C=C=CH2, Pentatetraen H2C=C=C=C=CH2 und Hexapentaen H2C=C=C=C=C=CH2. Diese Verbindungen sind unsubstituiert relativ instabil, wurden aber schon durch Röntenstrukturanalyse untersucht; sie bilden lineare Kohlenstoffketten. Quelle: diss.fu-berlin.de (pdf-File) --WS62 1. Jul 2005 14:12 (CEST)
- Längenrekord für stabile Polyine: Zum Thema sp-hybridisierter Kohlenstoffketten habe ich eben noch was Interessantes in Nachr. Chem. 53, 1106 (Nov. 2005) gefunden. Demnach sind Polyine mit bis 14 Ethin-Einheiten (d.h. Ketten aus bis zu 28 sp-hybridisierten Kohlenstoffatomen) stabil, wenn die Enden der Moleküle komplexiert sind. So ist zum Beispiel L-(C≡C-)14L mit L=(p-tol)(p-tol3P)2Pt ein roter, für Tage bis zu 150°C stabiler Feststoff (J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10508). --WS62 11:16, 23. Nov 2005 (CET)
Kohlenstoff in der Organischen Chemie
Warum ist Kohlenstoff die Grundlage der Organischen Chemie? --84.61.32.71 15:14, 31. Okt 2005 (CET)
- Die Stoffchemie lässt sich in die Bereiche Anorganische Chemie und Organische Chemie unterteilen. Diese Unterteilung ist historisch gewachsen und sollte zunächst die Chemie der unbelebten Welt (Metalle, Gesteine, Mineralien, Luft, u.s.w.) von der Chemie der belebten Welt (Zucker, Proteine, Pflanzen- und Tieröle, u.s.w.) abgrenzen. Nun sind fast alle in der belebten Natur vorkommenden Stoffe Verbindungen des Kohlenstoffs. Der Begriff der organischen Chemie wurde daher später ausgedehnt auf alle Kohlenstoff-Wasserstoff-Verbindungen sowie auch einige wasserstofffreie Kohlenstoffverbindungen, wobei bei den letzteren die Abgrenzung zur anorganischen Chemie nicht eindeutig ist. Kohlenstoff kann daher als Grundlage der organischen Chemie bezeichnet werden. --WS62 13:38, 5. Nov 2005 (CET)
Überarbeitung
Dieser Artikel bedarf m.E. der dringenden Überarbeitung.
Die Tabelle zu den Eigenschaften ist sehr unvollständig bzw. missverständlich.
Alle in der Tabelle gelisteten physikalischen Eigenschaften sollten klar einer Modifikation
zugeordnet sein, eine Unterscheidung von Diamant und Graphit ist für praktisch alle Eigenschaften
nötig.
Die Hybridisierung teilweise falsch erläutert.
Ich würde es auch für vernünftig halten, die drei Modifikationen Graphit, Diamant
und Fulleren ausführlicher zu beschreiben und die übrigen Formen unter "weitere
Formen" abhandeln. So vielfältigen Strukturen wie Nanoröhren sollte man nicht
den Status einer Modifikation zubilligen.
Erikstrub 21:59, 14. Nov 2005 (CET)
- OK, du scheinst ja Ahnung von der Materie zu haben. Gegen eine Erweiterung hat sicher niemand etwas einzuwenden. --Schwalbe Schwalbe 11:02, 15. Nov 2005 (CET)
- Wie definiert ihr Modifikation? Ich meine, es seien die sp1, sp2 und sp3-Hypridisierungen; damit gehörten die Nanoröhren zur Modifikation des Graphits. Anton 21:59, 18. Nov 2005 (CET)
- Nein, sp1, sp2, sp3 sind bloß die zugrunde liegenden Strukturelemente. Modifikationen hingegen sind nach Wikipedia-Definition (die nicht so schlecht ist) unterschiedliche Kristallstrukturen. Dazu gehören auf jeden Fall Graphit, Diamant und C60, alle lassen sich kristallisieren und als Kristall charakterisieren (Symmetrieeigenschaften usw.). In dem Sinne gibt es keine Modifikation, bei der Kohlenstoff als sp1 vorliegt, denn da müssen immer irgendwo andersartige Atome sein, ist dann also kein elementarer C mehr. Und auch (wie ich oben schrieb) die Beurteilung von Nanoröhren oder gar des Nanoschaums als Modifikation ist fraglich. Ich werde das nach und nach behutsam verbessern, habe ich mir vorgenommen. Erikstrub 10:18, 21. Nov 2005 (CET)
- Die konservative Definition von Modifikation halte ich persönlich für klarer.
Sonst müssten all die Mischmodifikationen als eigene Erscheinungsformen behandelt werden (diamatartiger Kohlenstoff, Glaskohlenstoff, Nanoröhren etc). C60 agglomeriert nur aufgrund schwacher van-der-Waals Kräfte. Anton 22:26, 22. Nov 2005 (CET) - Auch S8 (Schwefel) kristllisiert nur durch van-der-Waals-Kräfte als othorhombischer oder monokoliner Schwefel. Das sind trotzdem zwei allotrope Modifikationen. Glaskohlenstoff oder Nanoröhren sind eben nicht durch eine eindeutige Kristallstrukur charakterisierbar, also keine Modifikationen. Erikstrub 14:21, 6. Dez 2005 (CET)
So, die gröbsten Unklarheiten sind beseitigt, ich nehme den "Überarbeiten"-Status wieder raus. Erikstrub 10:57, 13. Dez 2005 (CET)
http://www.lev.shuttle.de/l... ... dort wird eine Verdampfungswärme 715 kJ/mol genannt (ohne Subl.). Diese Quelle ist für andere Elemente als "6" auch sehr brauchbar. mfg --Drdoht 13:50, 19. Mär 2006 (CET).
- Hallo Drdoht, ich habe das jetzt mal überprüft - mit der Sublimation von Kohlenstoff ist es ja nicht so einfach, ich habe die 715 jetzt endgültig eingetragen - Wenn Du in Zukunft solche Sachen einträgst, dann entscheide Dich doch bitte, a) entweder den Wert im Artikel direkt in den "richtigeren" ändern oder hier diskutieren. Zwei Werte gleichzeitig im Artikel sind jedenfalls nicht so praktisch. Erikstrub 13:55, 20. Mär 2006 (CET)
Daten
ok, sorry. Hauptsache, es blieb nachvollziehbar. Wenn jetzt ein Smp. bekannt ist, warum gibt es dann nur ein Sublimationswärme frage ich mich? http://www.periodensystem.i... 715 kJ/mol Verd.wärme, Smp. 3550°C Römpp-lexikon: Smp >3550°C, Sdp. ca. 4830°C http://www.wer-weiss-was.de... smp. ca. 3600°C (diamant-mod.) http://www.lenntech.com/deu... smp. 3547°C (Diamant) Aber Hollemann-Wiberg (Kap. Der Kohlenstoff, schon 35 Jahre alt der Schinken)): >>Unabhängig von der gerade vorliegenden Modifikation ... der unter Atmosphärendruck bei 3700°C schmilzt und bei 4347°C mit einer Subl.wärme von 171,291 kcal/Tom unterBildung eines atomaren Dampfes siedet. Tripelpunkt Graphit/Diamant/Schmelze liegt bei 130.000 at bei 3800°C.<< Das bedeutet doch, daß sich Diamant während der Smp-Messung langsam bis zum Smp. 3700°C in Graphit umwandelt und dann als Graphit schmilzt? Oder heißt das, wenn ich Glück habe, erwische ich den Diamant mit Smp 3800°C? Auf alle Fälle schmilzt Kohlenstoff nicht unter 3700°C lt. HoWi. Vielleicht sind neuere Auflagen hier aktualisiert worden? mfg --Drdoht 03:38, 26. Mär 2006 (CEST)- Nein, das heißt, es ist vom Druck abhängig. Ich habe gerade mal ein wenig geforscht, das ist alles sehr kompliziert im Detail. Früher ging man davon aus, dass auch Graphit einen Schmelzpunkt besitzt, eine moderne Auffasung ist, dass bei sehr niedrigen Druck (<0.04 mbar) Graphit sublimiert, bei hohem Druck (>60000bar) nur Diamant vorliegen kann, und dass sich im Zwischenbereich verschiedene Carbin-ähnliche Strukturen bilden, bevor der der Schmelzpunkt erreicht wird. Das ist aber umstritten. Ich habe nun einen Übersichtsartikel von 1995 gefunden (Bundy, F.P., Bassett, W.A., Weathers, M.S., Hemley, R.J., Mao, H.K., Goncharov, A.F., The pressure-temperature phase and transformation diagram for carbon; updated through 1994 (1996) Carbon, 34 (2), pp. 141-153), aus dem ich die Daten für Schmelz- und Siedepunkt übernommen habe.
- Ahja, das ist echt sehr interessant, und ja im wesentlichen deckungsgleich mit dem Übersichtsartikel von Bundy et al. (s.o.), gerade für das Phasendiagramm wird ja irgendeine andere Bundy-Publikation als Referenz angegeben. Ich habe jetzt die 4300-4700 K aus der LHC-Note-Publikation auf die Seite übernommen, das scheint mir inklusive der Ungenauigkeit als ganz vernünftig und klammert auch die Diskussion um die Carbin-Strukturen aus, die für einen Wikipedia-Artikel m.E. auch zu subtil ist.Erikstrub 09:44, 29. Mär 2006 (CEST)
- Die aktuellen Daten von Schmelzpunktund Siedepunkt (ca. 4300-4700 K bei einem Druck von ca.100000 bar (Tripelpunkt Diamant/Graphit/Flüssigkeit); ca. 4300-4700 K bei einem Druck von ca. 100 bar (Tripelpunkt Graphit/Flüssigkeit/Dampf)) sind aus dem obigen Übersichtsartikel von Bundy et al. Darüber kann man streiten, aber jedenfalls gibt es nicht zwei Tripelpunkte Graphit/Flüssigkiet/Danpf bei untersciedlichen Drücken. (betr. Änderung am 3.11.2006) Erikstrub 09:32, 3. Nov. 2006 (CET)
ALLES KLAR, 715 kJ/mol ist berechnet aus der Differenz der Standardbildungsenthalpien (25°C) für gasförm. C und festen C. Es handelt sich damit um eine berechnete Sublimationsethalpie (25°C) und nicht um eine berechnete Verdampfungsenthalpie (25°C). 716,7 kJ/mol lt Moore, Hummel, PC-Lehrbuch. --Drdoht 00:58, 27. Mär 2006 (CEST)
hi, kann das sein, das die angegebenen drücke für den siedepunkt und den schmelzpunkt vertauscht wurden? gleiche temp bei beiden und druck bei siedepunkt geringer als schmelzpunkt. erst verdampt es und dann schmilzt es?
- Ist genau korrekt. Hat man dampfförmigen C bei 4000 K und setzt ihn unter Druck, wird er zuerst flüssig und dann fest. Hat man festen Kohlenstoff und erhitzt ihn, dann kommt es auf den Druck an: Ist er zu klein, sublimiert er sofort, bei höherem Druck gibt es aber auch eine flüssige Phase. Erikstrub 10:37, 23. Okt. 2006 (CEST)
C-Nanoschaum
Satz herausgenommen, da Formulierung viele Fragen unbeantwortet läßt: Er weist bei Raumtemperatur ferromagnetische Eigenschaften auf, wenn auch nur für wenige Stunden nach der Herstellung. Bei weniger als 90 Kelvin wird sie wieder magnetisiert (??). Der Stoff ist ein Halbleiter. (Referenz??) Anton 22:20, 22. Nov 2005 (CET)
- Ich habe die Dichtewerte wieder auf den Wert 0.2-1.0 g/cm3 gesetzt, das ist wohl der Wert, der für "normalen" Kohlenstoffnanoschaum angenommen werden kann. (Siehe z.B: http://www.mkt-intl.com/aer... Noch kleinere Dichten beziehen sich wohl auf experimentelle Systeme (siehe z.B. http://pubs.acs.org/cen/new... mit den erwähnten ungewöhnlichen magnetischen Eigenschaften, aber das ist sozusagen "the cutting edge of science", also noch in der wissenschaftlichen Diskussion und m.E. noch nicht reif für eine Erwähnung in einer Enzyklopädie. Erikstrub 14:13, 6. Dez 2005 (CET)
länge der naonofasern
im artikel weltraumlift steht was von enem 100m langen faden, hab da mal nach ner quelle gefragt, wollt aber hier mal fragen ob jemand was weiss... MfG
- So wie ich den Eintrag "Weltraumlift" vestehe, handelt es sich um einen 100m langen Faden, der entweder aus Nanoröhren besteht oder Nanoröhren enthält, aber keinesfalls um ein 100m langes Nanoröhrechen. Erikstrub 14:23, 6. Dez 2005 (CET)
Schallgeschwindigkeit
Ist Diamant nicht ein anisotropes Medium mit unterschiedlichen Schallgeschwindigkeiten je nach Raumrichtung?
- Da Diamant in allen Raumrichtungen außerordentlich fest ist (anders als Graphit), ist die Richtungsabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit nur gering. Vielleicht sollten einmal die elastischen Konstanten für den Kristall vermerkt werden, aus denen sich die Schallgeschwindigkeiten ableiten lassen. Anton 14:31, 4. Jun 2006 (CEST)
Karbid
In dem Artikel fehlen Informationen über das Karbid-Ion. Falls sich hier niemand besser auskennt kann ich sie auch hinschreiben.
- Es gibt einen eigenen Artikel „Carbid“. --Hardy42 23:58, 4. Jun 2006 (CEST)
Halbwertzeit von C-Isotopen mit 14 Neutronen
Ich kann mich ja irren, aber in meinem nagelneuen Tafelwerk vom PAETEC VERLAG steht Kohlenstoff mit 14 Neutronen mit einer Halbwertzeit von 5760 Jahren.
- Du meinst sicher C-14, also Kohlenstoff mit 6 Protonen ind 8 Neutronen. Die aktuelle Angabe aus dem Standardwerk "Table of Isotopes" ist 5730 plus/minus 40 Jahre. Insofern ist auch 5760 nicht falsch. Aus meiner naturwissenschaftlichen Sicht ist schon eher problematisch, dass durchgängig in der Wikipedia diese Fehlerangaben nicht angegeben sind, aber das ist vielleicht für ein Nachschlagewerk auch zuviel verlangt.Erikstrub 09:36, 9. Jun 2006 (CEST)
Überarbeitung
Dieser Artikel über Kohlenstoff ist zu dürftig und beißt sich zu sehr bei Atomorbitalen fest. Es bedarf der dringenden Überarbeitung
- Hallo 84.60.33.114, du machst Witze, machst du nicht? Möglicherweise hast du vergessen zu scrollen? Du wirst lange suchen müssen, um eine ähnlich umfassende Zusammenstellung der Erscheinungsformen von Kohlenstoff zu finden. Alle relevanten Formen werden zusätzlich in eigenen Artikeln behandelt. Anton 22:03, 2. Aug 2006 (CEST)
ich weiß nicht wo man das einordnen sollte
Text aus Artikel [LINK] glöscht, da URV.- klingt doch interessant oder? naja ich kenn mich hier bei wikipedia nicht aus, villeicht könnt ihr das ja gebrauchen. --84.135.78.194 21:30, 31. Aug 2006 (CEST)
- Inkohlung Anton 18:15, 1. Sep 2006 (CEST)
- Es existiert hierzu der Artikel Hydrothermale Karbonisierung. -- Thomas 22:34, 1. Sep 2006 (CEST)
Oxidationsstufen von Kohlenstoff
Könnten wir vielleicht eine vernünfige Version der häufigsten Oxidationszahlen von C in organischen Stoffen finden? Muss denn so ein Thema im Artikel ausdiskutiert werden, statt hier?
Nehmen wir mal ein paar typische Verbindungen (im Zweifel immer auf das C-Atom der funktionellen Gruppe bezogen)
Methan -4
Ethan -3
Propan -2/-3
Ethanol -1
Methanal 0
Ethanal +1
Aceton +2
Kohlenhydrate 0
Blausäure -2
Ameisensäure +2
Essigsäure +3
Benzol -1
Purin 0/+1
Harnstoff +4
Aminosäuren +1
Gerade -4 und +4 sind also eher selten. Bei -4 bleibt neben Methan nur Verbindungne mit e-positiveren Elementen (welche denn ?) Bei +4 bleibt Kohlendioxid nebst Derivaten (Harnstoff, Phosgen) und Perhalogenkohlenstoffe.
Gerade die mittlere O. sind doch wohl bevorzugt, C tritt gern in Ketten auf und jede C-C Verbindung bedeutet einen Schritt Richtung 0. -- Zoelomat 16:05, 2. Okt 2006 (CEST)
In organischen Verbindungen (bedingt durch die C-C- Bindung) kommen alle Oxidationszahlen vor, wie Zoelomat ausgeführt hat. Die Anmerkung, dass +/- IV, sowie +II bevorzugt sind, die in vielen Periodensystemen abgedruckt ist, bezieht sich in meinen Augen auf anorganische Kohlenstoffverbindungen, bei denen diese Ox-Stufen häufig sind. Thermodynamisch sind sie ebenfalls bevorzugt (Verbrennung mit Sauerstoff zusehr stabilem CO2). -- Orci 16:24, 2. Okt 2006 (CEST)
Meines Erachtens sind die "bevorzugten Oxidationszahlen" eine Nullinformation. Wie schön dargestellt, kommt in der Organik alles vor. Mengenmäßig sind wahrscheinlich die Carbonate (+IV) das wichtigste. In den gedruckten Periodensystemen stehen meine Erachtens vor allem deswegen drei Zahlen, weil mehr nicht reinpassen ;-). Was ist denn in der Anorganik mit den einfachen Carbiden (-I), auch nicht unwichtig, oder? Und CO2 nicht auch organisch? Auf jeden Fall macht die Unterscheidung nach Oxidationsstufen in anorganischer und organischer Chemie alles nur komplizierter. Mein Vorschlag: Einfach ein Satz dazu, dass C in allen Oxidationsstufen vorkommt. DAS ist nämlich das besondere und hervorhebenswerte am Kohlenstoff im Gegensatz zu anderen Elementen, und das ist im Gegensatz zu "bevorzugten Oxzahlen" auch eine echte Information Erikstrub 18:02, 2. Okt 2006 (CEST)
Da wir uns anscheinend einig sind, habe ich den Absatz entsprechend abgeändert und noch ein paar Ergänzungen vorgenommen, die hoffentlich eure Zustimmung finden werden.
P.S.Generell ist die Oxidationszahl m.W. mehr ein anorganischer Ordnungsbegriff, in der Organik gibt es nucloephile Addtionen, Namensrektionen zuhauf etc.
P.P.S. hatte diese Diskussion auch nur eröffnet, weil zu viel geändert und zurückgeändert wurde. -- Zoelomat 18:56, 2. Okt 2006 (CEST)
Eigenschaften von Diamant
Unter dem Link http://www.cvd-diamond.com/... (Fraunhofer IAF) habe ich abweichende Daten für die Schallgeschwindigkeit und die Wärmeleitfähigkeit von Diamant gefunden:
Schallgeschwindigkeit: 17500 m/s statt 18350 m/s.
Macht eine supergenaue Angabe (bis auf 50 m/s) überhaupt Sinn?
Wärmeleitfähigkeit (aus Kurve entnommen): ca. 2000 W/mK bei Zimmertemperatur statt 900-1300 W/mK (ohne Temperaturangabe).
Macht eine Angabe der Wärmeleitfähigkeit und anderer Größen ohne Temperaturangabe überhaupt Sinn?
Plutokrat 12:43, 1. Nov. 2006 (CET)
