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3.3 Aktivkohlenstoff – hochmikroporöser Kohlenstoff
a) b)
Abbildung 3.6: a) Das Atomorbitaldiagramm mit der sp 3 -Hybridisierung des Kohlenstoffs
und b) die Hybridorbitale der sp-, sp 2 -, und sp 3 -Hybridisierung eines Kohlenstoffatoms [123]
GRAPHIT
In der Modifikation des Graphits liegt der Kohlenstoff sp 2 -hybridisiert vor. Charakteristisch ist
dabei eine Stapelung von Graphen-Schichten. Das heißt, eine einzelne Ebene des Graphits wird
als Graphen bezeichnet. Für den Graphit existieren zwei unterschiedliche Arten. Den
hexagonalen Graphit bezeichnet man als α-Graphit und den rhomboedrischen Graphit als
β-Graphit. β-Graphit kann durch eine Temperaturbehandlung oberhalb von 1025°C in
α-Graphit umgewandelt werden. Hexagonaler Graphit hat eine Dichte von 2.25 g/cm 3 . Der
Abstand zwischen zwei Graphen-Schichten beträgt 0.335 nm und der Abstand zwischen zwei
gebundenen Atomen ist 0.142 nm. Zwischen den Schichten besteht keine chemische Bindung,
sondern die Anziehungskräfte sind auf van der Waals Kräfte begrenzt. Die Kohlenstoffatome
sind innerhalb einer Graphen-Schicht auf den Ecken eines regelmäßigen Sechsecks angeordnet
und nur drei der vier Valenzelektronen nehmen an der Hybridisierung teil, wodurch die vierten
Valenzelektronen jedes Kohlenstoffatoms eine delokalisierte π-Elektronenwolke über der
Graphen-Schicht ausbilden. Diese Elektronen verhalten sich wie ein zweidimensionales Elektronengas
und ermöglichen die anisotrope elektrische Leitfähigkeit des Graphits.
a) b)
Abbildung 3.7: Die Gitterstruktur des a) hexagonalen Graphits mit der Schichtfolge ABAB
und b) des rhomboedrischen Graphits mit der Schichtfolge ABCABC [123]
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