EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

Diamant – Grafit – Quarz 2.9 Atomgitter 46 46 Abb. 046–1: Das Diamantgitter Abb. 046–3: Das Quarzgitter Abb. 046–2: Das Grafitgitter In Molekülen ist immer eine begrenzte Anzahl von Atomen über Atombindungen miteinander verbunden. Ist die Anzahl der verknüpften Atome unbegrenzt, so spricht man von einem Atomgitter . Die Eigenschaften solcher Stoffe werden wesentlich durch die im Gitter herr- schenden Kräfte bestimmt. Dies zeigt sich deutlich bei den beiden Erscheinungs- formen (Modifikationen) des elementaren Kohlenstoffs: Diamant und Grafit . Diamantgitter Im Diamantgitter ist jedes Kohlenstoff-Atom tetraedrisch von 4 weiteren Koh- lenstoff-Atomen umgeben. Von jedem Atom gehen 4 gleich starke Bindungen aus. Dadurch ergibt sich ein regelmäßiges, stabiles Gitter mit sehr großer Härte. Das Diamant-Gitter gehört zum Typ der Raumgitter . Grafitgitter Im Grafitgitter verbindet sich jedes Kohlenstoff-Atom mit 3 weiteren Kohlen- stoff-Atomen durch eine jeweils gleich starke Atombindung. Der Bindungswin- kel bei 3 Bindungen beträgt 120°. Dadurch entsteht eine Schicht von regelmä- ßigen Sechsecken. Jedem C-Atom der Schicht verbleibt ein Elektron. Diese Elektronen können sich über die gesamte Schicht hinweg bewegen, weshalb man sie delokalisierte Elek- tronen nennt. Sie bewirken, dass Grafit ein festes, Strom leitendes Nichtmetall ist. Zwischen einzelnen Schichten des Grafitgitters wirken nur van-der-Waals- Kräfte, weshalb sich die Schichten leicht gegeneinander verschieben lassen. Das Grafitgitter zählt deshalb zum Typ der Schichtgitter . Quarzgitter Außer dem elementaren Kohlenstoff gibt es auch andere Verbindungen, die Atomgitter ausbilden. Silicium bevorzugt zum Unterschied von Kohlenstoff, der in derselben Gruppe steht, Einfachbindungen gegenüber Sauerstoff. Jedes Silicium-Atom verbindet sich mit 4 Sauerstoff-Atomen, die das Silicium-Atom te- traedrisch umgeben. Jedes Sauerstoff-Atom ist wieder mit einem Silicium-Atom verbunden, sodass sie immer die gemeinsame Ecke zweier Tetraeder bilden. Als Formel der Verbindung wird die kleinste Einheit des Gitters – SiO 2 – angege- ben. Diese Verbindung heißt Siliciumdioxid oder Quarz . Zum Unterschied vom gasförmigen Kohlenstoffdioxid, das ein kleines, dreiatomiges Molekül ist, ist der Quarz ein Feststoff mit hohem Schmelzpunkt und großer Härte. DIAMANT GRAFIT Formel (kleinste Einheit des Gitters) Farbe Härte Leitfähigkeit Schmelz- temperatur Verwendung Bohrkronen Schleifsteine Brillanten wandelt sich bei hohen Temperaturen in Grafit um ca. 3700 °C keine elektrische Leitfähigkeit gute elektrische Leitfähigkeit sehr hart schwer spaltbar sehr weich leicht in Blättchen spaltbar durchsichtig stark Licht brechend schwarz glänzend C Diamant C Grafit Elektrodenmaterial Bleistiftminen Schmiermittel Das Karat Die Gewichtseinheit für Edelsteine ist das Karat. Abkürzung: ct. Der Name dieser Einheit leitet sich von der arabischen bzw. griechischen Bezeichnung für die Samen des Johannisbrotbaumes ab. Diese wurden früher als Gewichte verwendet, da sie sehr gleichmäßig groß sind. Ein metrisches Karat entspricht exakt 0,2 g. (Nicht verwechseln mit Karat als Reinheits- angabe für Gold!) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv