Petra Oberpaul Übungen im Vortragen mit Demonstrationen AC Fußball ist unser Leben.
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Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Fußball ist unser Leben
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Gliederung1. Einleitung
2. Der Kohlenstoff
3. Die Elementmodifikationen
3.1. Der Graphit
3.2. Der Diamant
3.3. Das Fulleren
4. Diamantsynthese
4.1. Syntheseverfahren 1
4.2. Syntheseverfahren 2
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Stellung im PSE
Schale
I/1Alkali-metalle
II/2Erdalkali-metalle
III/13Borgruppe
IV/14Kohlenstoff-gruppe
V/15Stickstoff-gruppe
VI/16Sauerstoff-gruppe
VII/17Halogene
VIII/18Edelgase
1K H He2L Li Be B C N O F Ne3M Na Mg Al Si P S Cl Ar4N K Ca Ga Ge As Se Br Kr5O Rb Sr In Sn Sb Te I Xe6P Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn7Q Fr Ra
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Elementmodifikationen
Kohlenstoff
DiamantGraphit
Fullerene 1985 entdeckt
PolyederHexagonal KubischMohs´sche Härte 1 Mohs´sche Härte 10Dichte: 2,3 g/cm3 Dichte: 3,5 g/cm3
Halbleiter Isolator-und -Form p- und n-Typ
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Graphitkristallgitter
V. d. Waals-Anziehung
Kondensierte Sechsringesp2 -hybridisiert
-Orbitale der Schichten in Wechselwirkung
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Aufsicht auf das Graphitgitter
1.42 Å
Obere (—) und Untere Schicht (---) des Graphitgitters
3.35 Å (Abstand A/B)
C-C Abstand:1,54ÅC=C Abstand:1,33Å
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Alpha- und beta-Graphit
A
AA
0 1¼½¾ 0 1½¼ ¾
B
B
A
C
Alpha-Graphit ABAB Beta-Graphit ABCABC
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Graphit
Hohe Lichtabsorption durchfreie -Orbitale Hitzebeständiges
SchmiermittelAnisotrope Leitfähigkeit
Bleistiftminen
Auskleidung von Öfen
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Von Graphit zu Diamant
Graphitschicht mit v. d.Waals-Wechselwirkung
Parallel-verschiebung
Überlappung der -Orbitale
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Diamantkristallgitter
A
B
C
C-C Abstand 1,54 Å
C-C Abstand:1,54ÅC=C Abstand:1,33Å
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Diamanttypen
Diamant(Isolator)
0,1 % Bor Stickstoffatome
Halbleiterp-Typ
Halbleiter n-Typ
Elektronenleitung überDefektstellen mit Elektronen-unterschuss
Elektronenleitung über Defektstellen mitElektronenüberschuss
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Diamanten
Cullinan
Hope
Stancy Leipzig
Florentiner
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Umwandlung der Modifikationen 1
1. Diamant → Graphit
- spontane Umwandlung ?
- Hoher Energieaufwand um Bindungen zu brechen
DiamantLuftausschluss
1700°CGraphit + Wärme
Diamant Luft800°C
CO2 + 396 kJ
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Zustandsdiagramm von C
Temperatur [°C]
x10 3Druck1000 3000 5000
100
200
300
400
500
Flüssiger Kohlenstoff
Graphit
Diamant
Phase III
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Umwandlung der Modifikationen 2
2. Graphit →Diamant
- hohe Drücke um Graphitgitter in Diamantgitter zu „pressen“ (200.000 atm bei 3000°C)
- Katalysatoren der Übergangsmetalle (Cr, Mn, Metalle der VIII. Hauptgruppe)
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Fullerene
- 1985 von Kroto, Smalley und Curl entdeckt
- Euler´sche Regel
- Isolated Pentagon Rule (IPR)
- spm hybridisiert (m = 2;3)- Wasser und Sauerstoff unter- drücken die Bildung
- einzige Kohlenstoffmodifikation die löslich ist
- Neueste Forschungsergebnisse
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Vereinfachte Entstehung
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Einteilung der Fullerene
1. Fullerite
2. C70, C76, C84
3. Fulleride
4. Endo- und exohedrale Fullerene
5. Heterofullerene
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Diamantsynthese 1a
- Keimbildungstheorie nach Vollmer
- äußere Bedingungen
„Belt“ der General Electric Co. Aus dem Jahre 1954
- Ostwaldsche Stufenregel
Petra OberpaulÜbungen im Vortragen mit Demonstrationen AC
Diamantsynthese 1b
Kolben
Reaktionsraum
Zylinder
Pyrophyllit
Stahlringe
Wolframcarbid
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Reaktionsraum
Stahlringe
Wolframcarbid
Pyrophyllit
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Diamantsynthese 2
- Hochdrucksyntheseverfahren erfordern einen großen finanziellen und apparativen Aufwand
- Versuch Diamanten im metastabilen Bereich wachsen zu lassen
- Graphitquelle mit nur geringem Überschuss an C- Entfernung des gleichzeitig entstehenden Schwarzen Kohlenstoffs durch Wasserstoff