Moin,
ich frag mich, warum ist eigentlich der Diamant der härteste Stoff der Welt?
Wo ist der physikalische Hintergrund, dass ausgerechnet ein Kohlenstoffgitter das stärkste Produkt ist?
Warum sind andere Bindungsgitter nicht stärker? zB aus Atomen derselben Gruppe, wie Silizium oder Germanium? Wären diese Gitter nicht so stabil oder garnicht erst formbar?
Gruß
Hart oder stark, was nun ? owt
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wenn du stärke in disesem sinne als prozess ansiehst, indem energie verbraucht wird, dann meine ich härte…
spielt dies für deine antwort eine große rolle?
Hallo!
Die Bandlücke zwischen Valenzband und Leitungsband ist beim Kohlenstoff sehr viel größer als beim Silizium und Germanium. Um „Bindungen aufzubrechen“ muss man Elektronen aus dem Valenz- ins Leitungsband transferieren, und dafür ist beim Kohlenstoff einfach sehr viel mehr Energie erforderlich.
Beantwortet das Deine Frage?
Michael
'nahmt
ich frag mich, warum ist eigentlich der Diamant der härteste
Stoff der Welt?
zunächst mal deswegen, weil C als Diamant vier starke Atombindungen zu vier Nachbarn aufbauen kann.
Wenn man die Nachbarn anschaut: N ist ein Gas, ein sehr stabiles sogar. Aber auch Bor ist sehr fast so hart wie Diamant (9,3 vs. 10), obwohl es nur merwürdige Dreizentrenbindungen hat.
Warum sind andere Bindungsgitter nicht stärker? zB aus Atomen
derselben Gruppe, wie Silizium oder Germanium? Wären diese
Gitter nicht so stabil oder garnicht erst formbar?
Man könnte ja denken, dass eine abgeschlossene Elektronenschale alles auf Null setzt. Das ist aber nicht so. Deshalb sinkt die Energie zur Entfernung des 1. Elektrons vom Li (520,2 kJ/mol) zum Cs (375,7 kJ/mol).
Ebenso bindet C die Elektronen (und damit die Nachbaratome) stärker als Si oder Ge.
Die Nebengruppenmetalle wirken diser Argumentation zwar etwas entgegen, vgl. Cr und W, aber da gelten eigene Regeln 
Gruß, Zoelomat
vielen dank euch beiden
wenn du stärke in disesem sinne als prozess ansiehst,
Stärke ist ein Prozess!? Jetzt werden wir aber sehr philosophisch…
ich kenne die genaue definition von stärke nicht und werde sie auch nicht nachschlagen.
ich persönlich verbinde stärke mit einem prozess bei welchem energie aufgebracht werden muss/verbraucht wird…
es sei denn, du meinst das gemisch aus amylose und amylopektin? 
Hallo marblemonster,
zunächst einmal ist Härte definitionsgemäß der Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines anderen Körpers entgegensetzt. Härte ist also keine physikalische, sondern eher eine „technologische“ Größe, etwa wie Verschleißwiderstand.
Die Definition gibt auch die Messvorschrift: Im allgemeinen nimmt man eine Diamantpyramide, drückt die in das zu messende Material und berechnet den Quotienten aus der Kraft, die man benötigt hat und der Fläche des „Eindrucks“, den man erzeugt hat. Das ist aber nur die plastische Härte, weil man die Fläche des Eindrucks natürlich erst sehen kann, wenn man den Eindringkörper wieder entfernt hat, woraufhin sich das Material um den Eindruck aber wieder elatisch zusammenzieht. Daher misst man heute oft die Kraft als Funktion der Eindringtiefe, wobei man dann über die Geometrie des Eindringkörpers auf die Fläche umrechnen kann. Was bei harten zu prüfenden Materialien auch problematisch sein kann, weil sich natürlich auch der Eindringkörper verformt und dann die Umrechnung zwischen Eindringteife (die man sehr exakt messen kann) und der Querschnittsfläche des Eindringkörpers bei dieser Eindringtiefe nicht mehr genau ist.
Das mit der Härte ist also nicht ganz einfach. Aber für etliche Materialien gibt es Beziehungen zwischen der Härte und physikalischen Parametern, wie z.B. dem E-Modul. Beim Diamanten führt man die hohe Härte wiederum auf die hohen Bindungsenergien zwischen den Kohlenstoffatomen zurück (letzten Endes kann man natürlich auch eine Brücke zwischen dem E-Modul und der Bindungsstärke bauen). Beim Grafit, der bekanntesten anderen Kohlenstoffmodifikation sind die Bindungen in der Basisebene (der Graphenebene) noch stärker als beim Diamanten, weshalb man auch sagen könnte, dass Grafit in dieser Ebene noch härter als Diamant ist. Leider sind die Ebenen untereinander nur sehr schwach gebunden und gleiten unter Druck leicht voneinander ab, was wir z.B. beim Bleistift nutzen, oder wenn wir mit Grafit schmieren.
Wissenschaftler haben übrigens durch quantenmechanische Rechnungen die Bindungsstärke in dem Material C3N4 berechnet und sind auf Werte gekommen, die höher als beim Diamanten sind. Damit sollte C3N4 auch härter als Diamant sein - leider ist es bisher noch niemandem gelungen, dieses Material auch herzustellen.
Grüße, Thomas