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Tutorial MenueFeststoffeLerneinheit 10 von 11

Atomkristalle

Schichtstruktur

Schichtstrukturen haben zweidimensional stark ausgebildete kovalente Bindungen, in der dritten Dimension verfügen sie nur über sehr schwache Bindungen (van-der-Waals-Kräfte). Zum Beispiel die Elemente der V. und VI. Hauptgruppe bilden Schichtstrukturen. Ein Beispiel eines Kristalls, der in der Schichtstruktur kristallisiert, ist die Kohlenstoff-Modifikation Graphit.

Modifikation, Polymorphie, Allotropie

Beispiel Graphit

Am Häufigsten kristallisiert Kohlenstoff als Graphit. Graphit besitzt Schichtstruktur mit ebenen Schichten (Abb. 2) . Innerhalb einer Schicht ist jedes Kohlenstoff-Atom von drei Nachbarn umgeben. Die Schichten sind so gegeneinander verschoben, dass eine Schichtenfolge ABAB resultiert, was hexagonaler Symmetrie entspricht.

Wie im Benzol (Abb. 3) sind die Kohlenstoff-Atome im Graphit entsprechend ihrer trigonal ebenen Umgebung als sp2-hybridisiert anzusehen. Die senkrecht auf den sp2-Hybriden stehenden pz-Orbitale mit dem vierten Valenzelektron bilden ein sich über die ganze Schicht erstreckendes delokalisiertes π-Bindungssystem, das zur Hälfte mit Elektronen besetzt ist.

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Abb.2
Graphit, C
Abb.3
Benzol, p-Orbitale

Der C-C-Abstand beträgt innerhalb einer Schicht 142 pm, der Abstand zwischen zwei Schichten 335 pm. Die C-C-Bindungslänge im Diamant beträgt demgegenüber 154 pm. Als Folge der schwachen Bindung zwischen den Schichten, ist das Kristallgitter des Graphits parallel zu den Schichten leicht verschiebbar. Auf mikrokristalliner Ebene erscheint er als weiches Material. Praktische Anwendung findet Graphit deshalb in Bleistiften und wegen seiner gleichzeitigen Temperaturbeständigkeit als Festschmierstoff.

Beispiel Molybdänsulfid

Wie Graphit bildet auch Molybdänsulfid, MoS2, Schichtstruktur. Molybdänsulfid wird ebenfalls als Festschmierstoff verwendet. Bei diesem Feststoff verschieben sich die einzelnen MoS2-Schichtpakete gegeneinander.

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Abb.4
MoS2(Trigonal-prismatische Umgebung des Molybdänsulfids)
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