|
Uglerod - Allotropik modifikatsiyalar
- Fulerenalar - bu kimyoviy birikmalar sinfidir, ularning molekulalari faqat ugleroddan iborat, atomlarining soni hatto 32 va 500 dan oshadi, ular oddiy beshburchak va olti burchakli qurilgan konveks polifedra hisoblanadi.
- "Fullerene" atamasining kelib chiqishi geksagonlar va pentagonlardan tashkil topgan yarim sharafli me'moriy inshootlarni yaratgan amerikalik me'mor Richard Bookminster Fullerning nomi bilan bog'liq.
- 70-yillarning boshlarida organik fizik E.Osava bo'sh, juda nosimmetrik molekula mavjudligini taklif qildi.60, futbol to'piga o'xshash kesilgan muzozahedron tuzilishi bilan. Birozdan keyin (1973) rus olimlari D.A. Bochvar va E.G. Halperin bunday molekulaning birinchi nazariy kvant kimyoviy hisob-kitoblarini qildi va uning barqarorligini isbotladi.
- Qattiq kristall fullereni ishlab chiqarish va izolyatsiyalashning birinchi usuli 1990 yilda V. Kretschmer va D. Xuffman va Xeydelberg (Germaniya) yadro fizikasi instituti hamkasblari tomonidan taklif qilingan.
- Tarkibi atomlarning davriy panjarasi bo'lgan dastlabki ikkitadan, grafit va olmosdan farqli o'laroq, sof uglerodning uchinchi shakli molekulyardir. Bu shuni anglatadiki, uning tuzilishining minimal elementi atom emas, balki shar shaklida bo'lgan yopiq sirt bo'lgan uglerod molekulasi.
- Fulerene ichida olti burchakli tekis panjara (grafit panjara) katlanmış va yopiq sferaga tikilgan. Bunday holda, olti burchakli qismlar pentagonlarga aylantiriladi. Tuzilma hosil bo'ladi - kesilgan icozaedr. Ushbu raqamning har bir uchida uchta yaqin qo'shni bor. Har bir olti burchakli uch olti burchakli va uchta beshburchak bilan chegaralangan va har bir beshburchak faqat olti burchakli chegaralar bilan chegaralangan.
- N <60 ga teng bo'lgan fullerenalar beqaror bo'lib chiqdi, ammo aniq topologik sabablarga ko'ra kichkina plateren bu muntazam dodecahedron Cyigirma.
- Uglerod atomlari ikkitomonlama va ikkala bog'lanish orqali bog'langan to'la molekulalar aromatik tuzilmalarning uch o'lchovli analogidir. Yuqori elektretik xususiyatlarga ega bo'lib, ular kimyoviy reaktsiyalarda kuchli oksidlovchi moddalar sifatida harakat qilishadi. O'ziga turli xil kimyoviy tabiatdagi radikallarni qo'shib, fullerenes turli xil fizik-kimyoviy xususiyatlarga ega bo'lgan keng kimyoviy birikmalar hosil qilish qobiliyatiga ega.
- To'liqroq kristall 1,7 g / sm zichlikka ega3bu grafitning zichligidan (2,3 g / sm) ancha past3) va olmos (3,5 g / sm)3) Molekula C60 inert argon atmosferasida 1700 K haroratgacha barqaror bo'lib qoladi, 500 K haroratda kislorod bo'lsa, CO va CO hosil bo'lishi bilan muhim oksidlanish kuzatiladi.2. Xona haroratida energiya 0,55 eV bo'lgan fotonlarga ta'sir qilganda oksidlanish sodir bo'ladi. bu ko'rinadigan yorug'likning foton energiyasidan ancha past (1,54 eV). Shuning uchun sof fullerit qorong'i joyda saqlanishi kerak.
- Fullerenesni olishning eng samarali usuli grafitning termal parchalanishiga asoslanadi. Rasmda V. Kretchmer foydalangan fullerenlarni ishlab chiqarish uchun o'rnatish sxemasi ko'rsatilgan. Grafit 60 Gts chastotada elektrodlardan oqim bilan püskürtülür, oqim qiymati 100 dan 200 A gacha, kuchlanish esa 10-20 V ga teng.
- Fulerenlarni ishlab chiqarish uchun o'rnatish sxemasi
- 1-grafit elektrodlari
- 2-sovutilgan mis avtobus
- 3-mis qoplama
- 4-buloq
- Bahor tarangligini sozlash orqali kirish kuchining asosiy qismi grafit novda ichida emas, balki boshq ichida joylashganligini ta'minlash mumkin. Kamera geliy bilan to'ldirilgan, mis sovutgichning yuzasi suv bilan sovutilgan va grafit bug'lanish mahsuloti bilan qoplangan, ya'ni. grafit bilan qoplangan.
- Olingan kukun parchalanib, qaynab turgan toluolda bir necha soat ushlab turilsa, quyuq jigarrang suyuqlik olinadi. Aylanadigan bug'lashtirgichda bug'langanda nozik kukun olinadi, uning tarkibida 10% gacha fulleren C bo'ladi60 (90%) va C70 (10%).
- Sferoid uglerod tuzilmalari bilan bir qatorda, keng fizik-kimyoviy xususiyatlarga ega bo'lgan nanotubaklar deb ataladigan tuzilmalar ham shakllanishi mumkin.
- Ideal nanotubka oddiy olti burchakli chiziqlar yordamida silindrga o'ralgan grafit tekisligi bo'lib, uning tepasida uglerod atomlari joylashgan.
- Rasmda bitta devorli nanotubaning ideallashtirilgan modeli ko'rsatilgan. Bunday naycha yarim gipertonikali vertikal, shuningdek, oltita oddiy beshburchakni ham o'z ichiga oladi. Naychalarning uchlarida pentagonlarning mavjudligi ularni to'la-to'kis molekulalarning cheklangan holati sifatida ko'rib chiqishga imkon beradi, ularning uzunlamasına o'qlari diametridan ancha katta.
- Ko'p qatlamli nanotubkalar bitta devorli nanotubalardan sezilarli darajada kengroq shakl va konfiguratsiyalar bilan farqlanadi. Ko'p qatlamli nanotubalarning ko'ndalang tuzilishining mumkin bo'lgan turlari rasmda keltirilgan. "Rus uyasi qo'g'irchoqlari" turining tuzilishi - bu bitta devorli bitta devorli nanotubkalar to'plami (a). B rasmda ko'rsatilgan ushbu strukturaning yana bir xilma-xilligi bir-biriga o'rnatilgan prizmalar to'plamidir. Va nihoyat, berilgan tuzilmalarning oxirgisi (c) aylanishga o'xshaydi. .
- Nanotubani grafitning uzaytirilgan qismlaridan olish mumkin, ular keyinchalik naychaga o'raladi. Kengaytirilgan bo'laklarni shakllantirish uchun grafitni isitish uchun maxsus sharoitlar talab qilinadi. Nanotubkalar ishlab chiqarish uchun maqbul sharoitlar elektrod sifatida grafitdan foydalanib yoyni bo'shatish sharoitida amalga oshiriladi. Bir devorli nanotubalar anodga Fe, Co, Ni, Cd aralashmasi qo'shilganda hosil bo'ladi (ya'ni katalizator qo'shilishi bilan). Bundan tashqari, bitta devorli nanotubkalar ko'p qatlamli nanotubalarning oksidlanishi natijasida olinadi. Oksidlanish maqsadida ko'p qatlamli nanotubkalar kislorod bilan o'rtacha qizdirilganda yoki qaynatilgan nitrat kislota bilan ishlov beriladi. Oksidlanish yuqori qatlamlarni ko'p qatlamli naychadan olib tashlash va uning uchlarini ochishga imkon beradi.
- Nanotubalarning ko'pgina texnologik qo'llanmalari ularning yuqori o'ziga xos sirt maydoni xususiyatlariga asoslanadi (bitta devorli nanotube uchun 1 g ga taxminan 600 kvadrat metr), bu ularni filtrlarda gözenekli material sifatida ishlatish imkoniyatini ochib beradi va hokazo. Nanotubaning kichik o'lchamlari kabi xususiyatlari, sintez sharoitlariga, elektr o'tkazuvchanligiga, mexanik kuchga va kimyoviy barqarorligiga qarab, nanotubani kelajakdagi mikroelektronika elementlari uchun asos sifatida ko'rib chiqishga imkon beradi. Pentagon - heptagon juftligini nanotubaning ideal tuzilishiga kiritilishi uning elektron xususiyatlarini o'zgartirishi hisoblash orqali isbotlandi. Nanotubka ichiga nuqson qo'yilgan metall o'tkazgich sifatida qarash mumkin, bu printsipial jihatdan o'lchamlari.
- Grafitdan fullerenlarning hosil bo'lishi jarayonida nanopartikullar ham hosil bo'ladi. Bular to'la-to'kislarga o'xshash yopiq inshootlardir, ammo ularning o'lchamlari jihatidan ancha oshadi. Fulerenlardan farqli o'laroq, ular nanotubalar singari bir nechta qatlamlardan iborat bo'lib, ular bir-biriga joylashtirilgan yopiq grafit qobiqlarining tuzilishiga ega. Grafit singari nanobartikulalarda qobiq ichidagi atomlar kimyoviy bog'lanish orqali bog'lanadi va qo'shni chig'anoqlarning atomlari o'rtasida van der Vaalsning o'zaro ta'siri kuchsiz. Odatda, nanohissel chig'anoqlari ko'pburchakka yaqin shaklga ega. Har bir bunday qobiqning tuzilishida, olti burchakdan tashqari, grafit tarkibidagi kabi, 12 ta beshburchak, beshta va heptagonlarning qo'shimcha juftliklari kuzatilgan.
- Fulerenes qisqa tarixga ega bo'lsa-da, fanning ushbu sohasi tobora yangi tadqiqotchilarni jalb qilgan holda jadal rivojlanmoqda. U uchta sohani o'z ichiga oladi: fullerenlar fizikasi, fullerenlar kimyosi va fullerenlar texnologiyasi.
- Fulerenlar fizikasi fullerenlar va ularning birikmalarining tarkibiy, mexanik, magnit, optik xususiyatlarini o'rganish bilan shug'ullanadi. Shuningdek, ushbu birikmalar tarkibidagi uglerod atomlarining o'zaro ta'siri tabiati, fullerol molekulalaridan tashkil topgan tizimlarning xususiyatlari va tuzilishi o'rganiladi. Fulerenlar fizikasi fullerenlar sohasidagi eng ilg'or sohadir.
- Fulerenlarning kimyosi yangi kimyoviy birikmalarni yaratish va o'rganish bilan bog'liq bo'lib, ularning asosini fullerenlar tashkil qiladi, shuningdek ular ishtirok etadigan kimyoviy jarayonlarni o'rganish. Ta'kidlash joizki, tushuncha va tadqiqot usullarida kimyoning ushbu sohasi an'anaviy kimyodan tubdan farq qiladi.
- Fullerenes texnologiyasi fullerenes ishlab chiqarish uchun ikkala usulni va ularning turli xil dasturlarini o'z ichiga oladi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
