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Transkript Kohlenstoff – Modifikationen

Guten Tag und herzlich willkommen. In diesem Video geht es wieder um Feststoffe, Teil 2 - Kohlenstoff. Das chemische Element Kohlenstoff mit dem Symbol C ist einzigartig. Aus diesem Grund habe ich ihm einen extra Teil unter dem Begriff Feststoffe gewidmet. Als Vorkenntnisse solltet Ihr bereits die Videos über Aggregatzustände, Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe Teil 1 gesehen haben. Ziel des Videos ist es, Euch einen Einblick in die Vielfalt der Modifikationen und Verbindungen des Kohlenstoffs zu liefern. Das Video ist untergliedert in die Abschnitte: 1. Modifikationen 2. Diamant, Graphit und Fullerene im Vergleich 3. Die Strukturbegabung des Kohlenstoffs   1. Modifikationen Um es vorwegzunehmen, Kohle zählt nicht zu den Modifikationen des Kohlenstoffs. Es enthält viel Kohlenstoff aber auch noch andere Verbindungen. Die erste Modifikation des Kohlenstoffs besitzt eine Tetraederstruktur. Dabei sind die Kohlenstoffatome sp3  hybridisiert. Es handelt sich hier um die Modifikation Diamant. Die zweite Modifikation des Kohlenstoffs besitzt Honigwabenstruktur. Hier sind die Kohlenstoffatome sp2 hybridisiert. Wenn die Honigwabenstruktur in Schichten vorliegt, so spricht man vom Graphit. Eine weitere interessante Kohlenstoffmodifikation wurde künstlich hergestellt. Die Moleküle sind Fußbälle oder ähnliche größere Gebilde. Die Kohlenstoffatome sind hier genau, wie beim Graphit, sp2 hybridisiert. Im Fall einer weinroten chemischen Verbindung haben wir ein C60 Molekül, ein C60 Fulleren. Diese Kohlenstoffmodifikation nennt man allgemein die Fullerene. Die vierte und erst kürzlich hergestellte Modifikation des Kohlenstoffs besitzt ebenfalls Honigwabenstruktur. Im Unterschied zum Graphit, bildet diese Modifikation nur eine einzige Schicht aus. Diese Kohlenstoffmodifikation nennt man Graphen. 2. Diamant, Graphit und Fullerene im Vergleich Beginnen wir mit dem Diamanten. Der Diamant ist sehr hart, der härteste bekannte Stoff. Er ist farblos, stark lichtbrechend und ein elektrischer Isolator. Aus den Eigenschaften des Diamanten ergibt sich seine Verwendung. Diamanten werden für die Herstellung von Bohrern verwendet. Außerdem werden unter Beteiligung von Diamanten Achslager gefertigt. Diamantstaub wird als Schleifmittel verwendet. Vergleichen wir diese Eigenschaften mit den Eigenschaften des Graphits. Im Gegensatz zum Diamanten ist Graphit sehr weich, schwarz, undurchsichtig und ein elektrischer Leiter. Aus den Eigenschaften des Graphits ergeben sich seine Anwendungen. Graphit ist ein Schmiermittel. Aus Graphit werden Elektroden für elektrochemische Prozesse gefertigt. Graphit ist zu einem großen Teil in Bleistiftminen enthalten. Die Fullerene, dessen populärsten Vertreter ich hier noch einmal veranschauliche, wurden erst vor einigen Jahrzehnten von den beiden Wissenschaftlern Kroto und Smalley und ihren Teams entdeckt. Die Entdeckung fand etwa um 1985 statt. Fullerene sind Käfigmoleküle. Sie besitzen die Eigenschaft von Nanoröhren. Fullerene sind farbig, löslich, reaktiv. Außerdem handelt sich bei ihnen um elektrische Leiter. Obwohl erst relativ kurz bekannt, bieten Fullerene ein breites Anwendungsspektrum. Man verwendet sie für die Synthese von Arzneimitteln. Fullerene werden für die Herstellung von Mikrochips verwendet. Außerdem dienen Fullerene der Wasserstoffspeicherung. 3. Die Strukturbegabung des Kohlenstoffs Es ist schon eine Seltenheit, dass ein chemisches Element über vier Modifikationen verfügt: Diamant, Graphit, Fullerene und Graphen. Das Spektrum der Eigenschaften der vier Modifikationen des Kohlenstoffs ist sehr breit. Einige Eigenschaften sind unikal. Diamant zeigt eine starke Lichtbrechung, Graphit und Graphen sind schwarz, die Fullerene sind farbig, C60 ist weinrot. Die Oxidationszahlen des Kohlenstoffatoms überstreichen praktisch den gesamten Bereich von -4 bis +4. Wir finden Kohlenstoff in großer Menge in Kohle, in Erdöl und im Erdgas. Das Kohlenstoffatom trifft man vollständig reduziert im Methanmolekül an. Vollständig oxidiert ist das Kohlenstoffatom im Kohlenstoffdioxid. Kohlenstoff ist das Element der organischen Chemie. Etwa 20-30 Millionen Verbindungen sind beschrieben, die zur organischen Chemie gehören. Dieser Wert datiert vom 27. Juli 2011. Kohlenstoff ist das Element des Lebens. Ich danke für die Aufmerksamkeit, alles Gute, auf Wiedersehen.

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2 Kommentare
  1. 001

    Ich habe selber einige Arbeiten über Kohlenstoffmodifikationen publiziert. Smalley und Kroto wurden immer zitiert, Eiji Osaka kenne ich nicht.
    Du müsstest bitte die Originalliteratur angeben.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 3 Jahren
  2. Default

    Guten Tag, ich glaube der japanische Physiker Eiji Osaka hat die Fullerene schon vorher entdeckt.
    Liebe Grüsse Fabienne

    Von Fabienne Kron, vor mehr als 3 Jahren