Warum hat Graphit (6kJ/mol•K) eine höhere Enthalpie als Diamant (2kJ/mol•K)?

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3 Antworten

ich hab kein plan, aber naheliegend wäre, dass Diamant eine höhere Dichte hat als Graphit.

und das die Atome in einem sehr gleichförmigen Gitter angeordnet sind...

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Entropie ist ja (vereinfacht gesagt) ein anderes Wort für Unordnung. Und deine Aussage bedeutet, dass im Diamant eine höhere Ordnung herrscht als im Graphit.

Im Experiment kannst du das sehr leicht verifizieren, indem beides über einen Blatt Papier ziehst. Der Diamant bleibt unverändert. Graphit macht einen schwarzen Strich. Kennt man vom Bleistift. :). Dies zeigt, dass man die Kohlenstoff-Atome im Graphit wesentlich leichter durcheinander bringen kann als im Diamant. Sie neigen also eher dazu, sich unordentlich zu verhalten.

In der Theorie kann man das in verschiedenen Abstraktionsgraden erklären:

Im einfachsten Modell hat im Diamant jedes Kohlenstoffatom 4 (kovalente) Bindungspartner, sodass ein (sehr regelmäßiges) dreidimensionales Gitter entsteht. Beim Graphit bleibt eine Bindung "frei", sodass kein Netz, sondern parallel angeordnete Schichten entstehen, die nur lose mit einander verknüpft sind und sich leicht gegen einander verschieben lassen.

Im einem höheren Abstraktionsniveau hat das Kohlenstoff-Atom im Diamant eine sp3-Hybridisierung, während das Kohlenstoff-Atom im Graphit nur sp2 hypridisiert ist, sodass ein freies p-Orbital übrig ist, das Pi-Elektronen in die Zwischenräume zwischen den Schichten einbringt.

LG
MCX

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Ich habe Deine Entropiewerte nicht gecheckt, vermutlich sind es die Standardbildungsentropien.

Diamant  hat eine extrem rigide Struktur, Graphit ist flexibler. Für die Entropie am absoluten Nullpunkt ist das irrelevant, die sollte in jedem echten Kristall Null sein; aber bei endlichen Tem­pera­turen können die Atome schwingen. Schwin­gung erzeugt Entropie (hoch­gradig simpli­fiziert: Je mehr die Atome schwingen, desto weniger weiß man, wo sie gerade stecken).

Im starren Diamant sind die Schwingungsmöglichkeiten beschränkt (bzw. laufen mit kleiner Amplitude), im flexibleren Graphit können die Atome weiter schwin­gen haben daher mehr Entropie.

Deshalb hat Graphit auch eine höhere Wärmekapazität, und die schlägt direkt auf die Entropie durch (weil S(T) = Integral von 0 bis T  (C(t)/t dt), wenn C(t) die Wärme­kapazität ist). Dabei braucht man den gesamten Verlauf der Wärme­kapazität von 0 K bis zur gewünschten Temperatur.

Würde ich zumindest so schätzen.

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