Kohlenstoff

Zusammenfassung

Das Element Kohlenstoff kommt in der Natur in zwei Modifikationen vor, als farbloser, wasserklarer Diamant und als grauschwarzer Graphit. Im Diamant sind die C-Atome durch kovalente sp³-Bindungen mit jeweils vier anderen Atomen tetraedrisch verknüpft (Abb. 12.1). Ein Diamantkristall kann deshalb als einziges großes Makromolekül aufgefaßt werden. Aus der relativ hohen Bindungsenergie der C—C-Bindung resultiert die große Härte. Diamant ist bei niedrigem Druck instabil. Die Umwandlung in den stabilen Graphit läuft bei Raumtemperatur extrem langsam, beim Erhitzen auf über 1600°C aber innerhalb kurzer Zeit ab. Bei Drücken über 13000 bar ist Diamant bei Raumtemperatur die stabile Modifikation. Die Umwandlungsgeschwindigkeit von Graphit in Diamant ist unter diesen Bedingungen zu gering, so daß technische Diamantsynthesen selbst in Gegenwart von Nickel- oder Eisenkatalysatoren erst ab etwa 1600°C und 50000 bar möglich sind. Für eine nichtkatalysierte Diamantsynthese sind etwa 3000 °C und 150000 bar erforderlich. Synthetische Diamanten sind meist klein und undurchsichtig und werden überwiegend zum Bohren, Schneiden und Schleifen harter Materialien und für andere technische Zwecke verwendet.