Гилемханов Д.
Структура углерода. Химия фуллеренов. основные понятия, применение. новые технологии химии фуллеренов
По своей структуре фуллерены могут рассматриваться как трехмерные аналоги ароматических соединений, что позволяет надеяться на возникновение в ближайшем будущем нового направления в органической химии.
Как уже отмечалось, фуллерены отличаются высокой химической инертностью по отношению к процессу мономолекулярного распада. Так, молекула С60 сохраняет свою термическую стабильность вплоть до 1700К, а константа скорости мономолекулярного распада в температурном диапазоне 1720-1970К измеряется в пределах 10-300 сек-1, что соответствует значению энергии активации распада 4.0± 0.3 эВ. Однако в присутствии кислорода, окисление этой формы углерода до СО и СО2 наблюдается уже при существенно более низких температурах - порядка 500К. Процесс, продолжающийся несколько часов приводит к образованию аморфной структуры, в которой на одну молекулу С60 приходится двенадцать атомов кислорода, при этом молекула фуллерена практически полностью теряет свою форму. Дальнейшее повышение температуры до 700К приводит к интенсивному образованию СО и СО2 и приводит к окончательному разрушению упорядоченной структуры фуллеренов. Как следует из экспериментальных данных, энергия присоединения атома кислорода к молекуле С60 составляет примерно 90 ккал моль-1, что примерно вдвое превышает соответствующее значение для графита.
При комнатной температуре окисление С60 происходит только при условии облучения фотонами с энергией в диапазоне 0.5-1200 эВ, что объясняется необходимостью образования ионов О2-, обладающих повышенной реакционноспособностью.
Поскольку молекулы фуллеренов обладают сродством к электрону, в химических процессах они могут проявлять себя как слабые окислители. Данное свойство фуллеренов обнаружилось уже в одном из первых экспериментов по их химическому превращению, где была осуществлена гидрогенизация С60. Продуктом этой реакции стала молекула С60Н36. Такой результат представляется достаточно удивительным, так как молекула С60 обладает 30 двойными связями, каждая из которых могла бы присоединять два атома водорода. По-видимому некоторые из двойных связей в структуре фуллерена остаются нереакционоспособными. Предполагается, что между двумя связями, присоединившими водород, имеется одна не прореагировавшая.
Следует отметить, что проблема гидрогенизации фуллерена имеет принципиальное значение, так как это связано с перспективой использования фуллеренов в качестве эффективного хранилища молекулярного водорода и создания аккумуляторных батарей на этой основе.
Особо следует отметить способность холодных фуллеренов поглощать 17 атомов водорода на одну молекулу С60 при обработке водородом под давлением порядка 70 атм. Это открывает перспективы в будущем на переход на абсолютно экологически чистое и самое энергонасыщенное горючее - водород.
Другой перспективной проблемой химии фуллеренов является синтез водо-растворимых соединений фуллеренов. Решение этой проблемы позволит создать новый класс биологически активных веществ для фармокологии. Так, в настоящее время уже получено соединение с большим количеством (порядка 26) гидроксильных групп. По сути дела эта молекула является многоатомным фуллереновым спиртом. Синтез этого соединения был выполнен в водном растворе NaOH с использованием тетрабутиламмония в качестве катализатора.
Другим перспективным направлением является синтез фторсодержащих соединений фуллеренов, которые могут стать перспективной твердой смазкой, которая должна обладать высокими характеристиками при сколь угодно низких температурах.
Однако в настоящее время этот вопрос не нашел своего подтверждения. Так, было синтезировано соединение C60F60, однако оно оказалось нестабильным, да к тому же еще и легко вступающим в реакцию с водой с образованием HF. Эта реакция сопровождается разрушением структуры фуллеренового остова.
Менее фторированые соединения типа C60F36 и C60F44 оказались существенно более стабильными и по предварительным данным их уже можно использовать в качестве твердой смазки.
В результате хлорирования образуется соединение, содержащее либо 12, либо 24 атома хлора. Привлекательной особенностью хлорсодержащих фуллеренов является то, что атомы хлора могут замещаться на другие органические заместители, что должно расширить класс фуллерен содержащих соединений. Впрочем, эта особенность, но в существенно меньшей степени проявляется и для фторсодержащих фуллеренов. Нагревание хлорсодержащих фуллеренов приводит к восстановлению исходной молекулы С60. Соединение, образующееся при реакции С60 с бромом содержит до 28 атомов этого элемента.
Уже первые работы по синтезу органических соединений с участием фуллеренов показали их чрезвычайно широкое разнообразие. Среди таких “фуллероидов” можно отметить продукты присоединения радикалов водорода, фосфора, галогенов, металлов и их оксидов, одинарных и двойных бензольных колец и их производных. Следует отметить получение ряда удивительных соединений типа C60(OsO4)(C5H5N)2. Дальнейшие работы только подтвердили предположения о богатых перспективах развития металлоорганической химии фуллеренов.
Другие работы по теме:
Дми трий Ива нович Менделе ев
Дми́трий Ива́нович Менделе́ев Дми́трий Ива́нович Менделе́ев (27 қаңтар (8 ақпан) 1834, Тобольск — 20 қаңтар (2 ақпан) 1907, Сән-Питербор) — орыс ғалымы және қоғам қайраткері. Химик, физикохимик, физик, метролог, экономист, технолог, геолог, метеоролог, педагог, энциклопедист.
Что важно в химии
Что важно в химии? Химия - наука о веществе и их преобразовании. Но каковы самые важные вещи в химии? Нет никакой однородности представлений по этому вопросу. Одна вещь может казаться более важной для одного человека и менее важный для другого. Например, неорганический химик может рассмотреть неорганическую химию, пуп земли, но органический химик будет иметь вполне противоположное мнение.
Химия в быту
Характеристика видов, методов применения и значения химических веществ, применяемых в быту и облегчающих домашний труд. Химические препараты и полимерные материалы. Инсектициды и репелленты. Использование химии на кухне и ванной, в косметике и гигиене.
Углерод. Аллотропные модификации
Углерод: положение в таблице Менделеева, нахождение в природе, свободный углерод. Атомы углерода в графите. Фуллерены как класс химических соединений, молекулы которых состоят из углерода. Первый способ получения твердого кристаллического фуллерена.
Химия (Шпаргалка)
Азотосодержащ. в-ва. Нитросоединения, Амины, аминокислоты, белки. Амины. получение: R-NO +6H->R-NH (нитросоед.) (амин) первичные: H-N-CH (метиламин)
Подразделения химии
ОГЛАВЛЕНИЕ 1) Аналитическая Химия 2) Бионеорганическая Химия 3) Биоорганическая Химия 4) Биохимия 5) Геохимия 6) Гидрохимия 7) Мезонная Химия 8) Иммуннохимия
Крахмал (Доклад)
Министерство Образования Российской Федерации Доклад по Химии на тему Крахмал Выполнил: Ученик 10 кл. Б Нечин Евгений Красноярск, 1998 Крахмал Крахмал состоит из 2 полисахаридов - амилозы и амилопектина, образованных остатками глюкозы. Экспериментально доказано, что химическая формула крахмала (C6H10O5)n.
Расчет адсорбера периодического действия
для улавливания паров толуола из воздуха Решение. Ординаты и абсциссы точек изотермы толуола вычисляются по формулам (1) и (2): где a1* и a2* - концентрации адсорбированных бензола и толуола, кг/кг;
Технология производства гексахлорбензола
Получение циклогексанона из циклогексанола окислением кислородом воздуха (окислительное дегидрирование) или каталитическим дегидрированием. Технологическая схема получения циклогексанона дегидрированием циклогексанола. Материальный баланс процесса.
Расчет адсорбера периодического действия
Ординаты и абсциссы точек изотермы толуола. Молярный объем толуола. Определение статической активности угля по толуолу. Нахождение кинематического коэффициента вязкости воздуха. Определение количества паро-воздушной смеси, проходящей через адсорбер.
Производство этанола методом сернокислотной гидратации
Особенности технологии производства этанола методом сернокислотной гидратации. Составление материального баланса процесса. Произведение расчета показателей пропускной способности установки, конверсии этилена и коэффициентов выхода на поданное сырье.
на тему: «Прикладные нанотехнологии»
Нанотехнология появилась относительно недавно. Однако она открывает такие перспективы для человечества, что появляется необходимость широкого распространения основных идей нанотехнологии, прежде всего среди молодежи
Специалист
Назначение и структурная схема асу тп. Характеристика объекта автоматизации. Требования к функциям и программному обеспечению асу тп
отчет: 4 с., 7 источников, 2 прил
Химическая подготовка и профессиональное самоопределение учащихся средней школы в области прикладной биотехнологии производства здоровых продуктов питания и упаковочных материалов
9. работа по общей геологии
Зачеты Экзамены Бакалавры 1 курс Зимняя сессия 1. Иностранный язык 2. Физическая культура 3. Высшая математика 4. Общая геология 5. Введение в специальность?
Фуллерены
Образование и рост углеродных наноструктур - фуллеренов, наночастиц, нанотрубок и конусов Нами проанализированы различные модели образования фуллеренов и других углеродных наноструктур. Рассмотрены следующие модели: сборка фуллеренов из фрагментов графита, модель "улитки", сборка из кластеров, "путь фуллерена", отжиг углеродных кластеров.
Исповедь
Автор: Зощенко М.М. На страстной неделе бабка Фекла сильно разорилась - купила за двугривенный свечку и поставила ее перед угодником. Фекла долго и старательно прилаживала свечку поближе к образу. А когда приладила, отошла несколько поодаль и, любуясь на дело своих рук, принялась молиться и просить себе всяких льгот и милостей взамен истраченного двугривенного.
Всесоюзные конференции АН СССР по ядерной физике
Всесоюзные конференции АН СССР по ядерной физике — научные мероприятия союзного уровня, посвящённые вопросам атомной физики, целью их проведения была координация работ между научными центрами. В работе также принимали участие исследователи, из других смежных дисциплинах, таких как геохимия, физическая химия, неорганическая химия и др.
Адам Езерский
План Введение 1 Карьера 2 Личная жизнь 3 Фильмография Список литературы Введение А́дам Езе́рский (польск. Adam Jezierski, р. 11 июля 1990) — испанский актёр польского происхождения. Больше всего известен своей ролью Горки Мартинеса в сериале «Физика или химия» телеканала Antena 3.
Азотная кислота
Структура азотной кислоты. Дымящая азотная кислота. Строение кислоты с МВС.
Из истории возникновения химии
В Древнем Египте химия считалась божественной наукой и ее секреты тщательно оберегались жрецами. Несмотря на это, некоторые сведения просачивались за пределы страны и доходили до Европы через Византию.
Химия как наука
Химия изучает состав , свойства и превращения веществ, а также явления, которые сопровождают эти превращения.Одно из первых определений химии как науки дал русский ученый М.В. Ломоносов: «Химическая наука рассматривает свойства и изменения тел... состав тел... объясняет причину того, чтос веществами при химических превращениях происходит».По Менделееву, химия — это учение об элементах и их соединениях.Химия относится к естественным наукам, которые изучают окружающий нас мир.