6, Kohlenstoff (C)

Carboneum, lat. carbo = Kohle

Physikalische Eigenschaften:

         
   
  B C N  
  Al Si P  
         
 
Anzahl Modifikationen: 4

Kohlenstoff (Graphit)

Graphit. hexagonal
Graphit.[1] Kristallsystem: Hexagonal Molekularstruktur
       
Umwandlungspunkte:      
Sublimationspunkt bei 3370°C (3640K)  
Schmelzpunkt: bei 3750°C (4020K) und 0.127 kbar  
In Kohlenstoff (Diamant) oberhalb 0.127 Mbar  
In Lonsdaleit oberhalb 2500°C (2800K) und 0.127 Mbar  
       
Dichtewerte:      
Fest: 2.267 g/cm3 bei 25°C (298 K) und 1 bar
Flüssig: 1.611 g/mL bei 4492°C (4765 K) und 0.127 kbar
       
Elektrizität:      
Elektrische Leitfähigkeit: 3 MS/m  
       
Mechanische Eigenschaften:      
Härte nach Mohs: 0.5    
Elastizitätsmodul: 4.8 GPa  
Schermodul: 9 GPa  
Kompressionsmodul: 33 GPa  
       
Thermische Eigenschaften:    
Wärmeleitfähigkeit: 155 W/mK  
Längenausdehnungskoeffizent: 2 µm/(m•K)  
       
Magnetische Eigenschaften:      
Ausschließlich diamagnetisch -4.5e-4 χm  

Kohlenstoff (Diamant)

Rohdiamant auf Kimberlit. kubisch-flächenzentriert
Rohdiamant auf Kimberlit.[2] Kristallsystem: Kubisch-flächenzentriert Molekularstruktur
       
Umwandlungspunkte:      
In Kohlenstoff (Graphit) oberhalb 1500°C (1800K)  
       
Dichtewerte:      
Fest: 3.52 g/cm3 bei 25°C (298 K) und 1 bar
       
Elektrizität:      
Elektrische Leitfähigkeit: 1 aS/m  
       
Mechanische Eigenschaften:      
Härte nach Mohs: 10    
Härte nach Vickers: 10060 MPa  
Poissonzahl: 0.07    
Elastizitätsmodul: 1141 GPa  
Schermodul: 478 GPa  
Kompressionsmodul: 443 GPa  
       
Thermische Eigenschaften:    
Wärmeleitfähigkeit: 3000 W/mK  
Längenausdehnungskoeffizent: 1.19 µm/(m•K)  
       
Magnetische Eigenschaften:      
Ausschließlich diamagnetisch -2.2e-5 χm  
       
Akustische Eigenschaften:      
Schallgeschwindigkeiten (longitudinal):      
Fest: 18350 m/s bei 25°C (298 K) und 1 bar
       
Schallgeschwindigkeiten (transversal):      
Fest: 9200 m/s bei 25°C (298 K) und 1 bar

Lonsdaleit

Auch hexagonaler Diamant genannt. Er entsteht als sehr seltene Form des Diamanten immer dann, wenn Graphit einem Stoßdruck und hohen Temperaturen ausgesetzt wird (z.B. bei einem Meteroiteneinschlag). Dabei bleibt das hexagonale Gitter erhalten; jedoch vernetzen sich die Schichten miteinander, so dass jedes C-Atom - wie beim Diamanten - mit 4 weiteren C-Atomen gebunden ist.


hexagonal
Kristallsystem: Hexagonal
       
Umwandlungspunkte:      
In Kohlenstoff (Graphit) oberhalb 1500°C (1800K)  
       
Dichtewerte:      
Fest: 3.4 g/cm3 bei 25°C (298 K) und 1 bar
       
Mechanische Eigenschaften:      
Härte nach Mohs: 7.5    

Fullerene (Stoffgruppe)

Fullerene stellen Kohlenstoff-Modifikationen dar, in welchen die C-Atome in größeren Einheiten in kugelförmigen Molekülen miteinander vernetzt sind. Außer C60 sind die stabilsten Fullerene (lt. Wikipedia) C70, C76, C80, C82, C84, C86, C90 und C94.

Die hier beschriebenen Eigenschaften beziehen sich auf C60.


Lösung von C<sub>60</sub>-Fulleren in Wasser. hexagonal
Lösung von C60-Fulleren in Wasser.[3] Kristallsystem: Hexagonal Molekularstruktur
       
Umwandlungspunkte:      
Sublimationspunkt bei 600°C (900K)  
In Kohlenstoff (Graphit) oberhalb 1500°C (1800K)  
       
Dichtewerte:      
Fest: 1.72 g/cm3 bei 25°C (298 K) und 1 bar
       
Thermische Eigenschaften:    
Wärmeleitfähigkeit: 0.4 W/mK  

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[2] Wikimedia Commons. Urheber: StrangerThanKindless. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.

[3] Wikimedia Commons. Urheber: Alpha Six. Das Bild ist unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz freigegeben.