Diamant, Graphit unterschiedliche Struktur?

Zwei mögliche Modifikationen des Elements Kohlenstoff sind Graphit und Diamant. Während Diamant ein dreidimensionales Netzwerk aufweist, ist Graphit eine zweidimensionale Schichtstruktur. Woran liegt das?

Kann mir jemand diese Frage beantworten?

Answer 1

[DedeM]

Moin,

im Diamanten sind die Kohlenstoffatome alle sp^3-hybridisiert. Das heißt, das 2s- und die drei 2p-Atomorbitale kombinieren aufgrund ihrer Energieähnlichkeit zu vier gleichartigen sp^3-Hybridorbitalen. Diese sind dreidimensional tetraedrisch ausgerichtet. Deshalb ergibt sich die dreidimensionale Kohlenstoffmodifikation Diamant.

Im Graphit kombinieren dagegen das 2s-Orbital mit nur zwei der drei 2p-Orbitale zu drei sp^2-Hybridorbitalen. Diese drei sp^2-Hybridorbitale liegen alle trigonal-planar in einer Ebene. Das an der Hybridisierung nicht beteiligte letzte p-Orbital steht senkrecht zu dieser Ebene. Daher entstehen zweidimensionale Ebenen von sp^2-hybridisierten Kohlenstoffatomen, die, wenn sie geschichtet sind, die dreidimensionale Schichtenfolge des Graphits ergeben.

Fazit: Es hängt davon ab, wie die Kohlenstoffatome hybridisiert sind. Die sp^3-hybridisierten Kohlenstoffatome bilden dreidimensionale Tetraederstrukturen aus (Diamant), während die sp^2-hybridisierten Kohlenstoffatome verschiedene Strukturen ausbilden, zum Beispiel einschichtige Ebenen (Graphen), gerollte Ebenen (Kohlenstoff-Nanoröhrchen), ballartige Strukturen (Buckminster-Fullerene) oder eben geschichtete Ebenen (Graphit).

LG von der Waterkant