Neue Kohlenstoffmaterialien: Eine Einführung by Anke Krüger PDF

By Anke Krüger

ISBN-10: 3519005107

ISBN-13: 9783519005100

Kohlenstoffmaterialien, ihre Eigenschaften, ihre Reaktivität und ihre Anwendungsmöglichkeiten sind Gegenstand dieses Lehrbuches. Besonderer Wert wird auf die Darstellung der Untersuchungsmethoden gelegt. Nach einer Einführung zu traditionellen Kohlenstoffmaterialien (Graphit, Diamant, Ruß, etc.) werden schwerpunktmäßig die aktuell erforschten Materialien wie Nanotubes, Fullerene, CVD-Diamant und Nanodiamant behandelt.

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Kohlenstoffmaterialien, ihre Eigenschaften, ihre Reaktivität und ihre Anwendungsmöglichkeiten sind Gegenstand dieses Lehrbuches. Besonderer Wert wird auf die Darstellung der Untersuchungsmethoden gelegt. Nach einer Einführung zu traditionellen Kohlenstoffmaterialien (Graphit, Diamant, Ruß, and so forth. ) werden schwerpunktmäßig die aktuell erforschten Materialien wie Nanotubes, Fullerene, CVD-Diamant und Nanodiamant behandelt.

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1 Graphit und verwandte Materialien Graphit ist zwar die thermodynamisch stabilere Form des Kohlenstoffs, aber durch die Schichtstruktur mit relativ schwachen Wechselwirkungen zwischen den Graphenlagen wird er leichter als Diamant angegriffen. Dennoch ist die Reaktivität gegenüber vielen Chemikalien eher gering. So reagiert Graphit mit Chlor unter üblichen Bedingungen gar nicht und sogar mit Fluor erst ab etwa 400 oC. Bei geeigneter Durchführung entsteht das transparente, farblose Kohlenstoffmonofluorid CF (bis zu CF1,12 wegen zusätzlicher Fluoratome an Randatomen und Defekten), ein chemisch sehr widerstandsfähiger Nichtleiter, der als Trockenschmierstoff Anwendung findet.

Der wahre Hybridisierungsgrad ergibt sich zu sp2,278, man beobachtet also eine deutliche Verschiebung hin zu tetraedrisch koordinierten Kohlenstoffatomen. Die ʌ-Elektronen der einzelnen Atome befinden sich in den senkrecht zur Käfigoberfläche stehenden pz-Orbitalen (Abb. 6 rechts oben). Dadurch bildet sich eine den Kohlenstoffkäfig umschließende ʌ-Elektronenwolke aus, die einen ungefähren Durchmesser von 1,05 nm aufweist. Der s-Anteil der ʌ-Orbitale beträgt immerhin 0,085. Die Delokalisierung der ʌ-Elektronen ist im C60-Molekül geringer als in echten Aromaten, da sich zum einen dessen Atomgitter nicht in der Ebene, sondern dreidimensional ausbreitet, zum anderen resultiert aus der Gestalt des Moleküls eine schlechtere Überlappung (Abb.

Es sind Methanide (C4-), Acetylenide (C22-) und Allenide (C34-) bekannt. Methanide sind für Aluminium und Beryllium beschrieben worden und liefern bei ihrer Hydrolyse Methan. In den Acetyleniden, die bei der Reaktion mit Wasser Ethin produzieren, liegen isolierte [CŁC]2--Ionen im Gitter vor. Elemente der 1. Haupt- und Nebengruppe bilden Strukturen der Zusammensetzung M2(C2), während diese für Elemente der 2. Haupt- und Nebengruppe MC2 ist. Für dreiwertige Metalle ergibt sich eine Stöchiometrie von M2(C2)3 (M = Al, La, Ce, Pr, Tb).

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by Paul
4.3

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