11.19
Netzwerkkovalente Festkörper sind kristalline Festkörper, die aus einem riesigen dreidimensionalen Netzwerk einzelner Atome bestehen, die durch starke kovalente Bindungen zusammengehalten werden.
Beispiele für kovalente Netzwerkfeststoffe sind Diamant, der ein kontinuierliches Netzwerk von Kohlenstoffatomen aufweist, und Quarz, der ein kontinuierliches Netzwerk von Silizium- und Sauerstoffatomen aufweist.
Die extrem starken kovalenten Kräfte zwischen den Atomen machen diese Feststoffe hart mit sehr hohen Schmelzpunkten.
In Diamant ist beispielsweise jedes Kohlenstoffatom sp3-hybridisiert und über einfache kovalente Bindungen tetraedrisch mit vier benachbarten Kohlenstoffatomen verbunden.
Dieses stark vernetzte Netzwerk ist für die ungewöhnliche Härte von Diamant und seinen sehr hohen Schmelzpunkt verantwortlich. Diamant ist ein schlechter elektrischer Leiter, da es keine delokalisierten Elektronen gibt.
In Quarz ist jedes Siliziumatom an vier Sauerstoffatome gebunden, und jedes Sauerstoffatom wird von einem Paar Siliziumatome geteilt. Die starke kovalente Silizium-Sauerstoff-Bindung führt zu der Härte und dem hohen Schmelzpunkt von Quarz.
Graphit ist ein ungewöhnlicher netzkovalenter Feststoff, da er weich ist und Elektrizität leitet. Graphit ist wie Diamant ein Allotrop des Kohlenstoffs, was bedeutet, dass die beiden Materialien aus Kohlenstoffatomen in unterschiedlichen dreidimensionalen Anordnungen bestehen.
In Graphit sind Kohlenstoffatome in Schichten aus miteinander verbundenen sechseckigen Ringen angeordnet. Innerhalb jeder Schicht ist jedes Kohlenstoffatom sp2-hybridisiert und kovalent an drei benachbarte Kohlenstoffatome gebunden.
Die nicht bindenden Elektronen sind über die gesamte Schicht delokalisiert, was Graphit zu einem guten elektrischen Leiter macht. Diese Schichten werden jedoch nur durch schwache Dispersionskräfte zusammengehalten.
Dadurch können die Schichten aneinander vorbeigleiten, wodurch der Graphit weich und schuppig wird.
Aus diesem Grund wird Graphit in Bleistiften verwendet: Die Kohlenstoffschichten lassen sich leicht auf das Papier übertragen.
Netzwerkkovalente Feststoffe enthalten ein dreidimensionales Netzwerk kovalent gebundener Atome, wie sie in den Kristallstrukturen von Nichtmetallen w…
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