Содержание
- 2. Одним из самых изучаемых объектов в химии за последние 20 лет стали фуллерены. Так называют аллотропную
- 4. Все атомы углерода в C60 находятся в sp2-гибридном состоянии. Каждый атом соединен с тремя соседями одинарными
- 5. Все структурно исследованные фуллерены удовлетворяют так называемому правилу изолированных пятиугольников (isolated pentagon rule, IPR): два пятичленных
- 6. Начиная с C76, возможны различные изомеры углеродного каркаса, удовлетворяющие IPR Сравнительная стабильность различных фуллеренов широко исследована
- 7. Следующий по распространенности фуллерен C70 , имеющий симметрию D5h, отличается от C60 дополнительным экваториальным поясом шестиугольников.
- 9. Возможность существования сферической формы углерода была теоретически доказана еще в 1970-х гг. Обнаружены молекулы C60 были
- 10. Масс-спектр, доказывающий образование молекул C60 и C70. Большой пик соответствует молекулярной массе 720, маленький – 840
- 11. В самом первом эксперименте выход фуллерена оказался очень низким. Через несколько лет фуллерен в макроколичествах был
- 12. Электродуговой метод в различных модификациях и поныне остается основным способом лабораторного и промышленного получения фуллеренов, причем
- 13. В 1996 г. -Нобелевскую премию по химии Р. Керлу-младшему, Р. Смолли (R. Curl (Jr.), R. Smalley)
- 14. СВОЙСТВА фуллеренов
- 19. Наличие двойных связей позволяет молекулам фуллеренов образовывать олигомеры и полимеры под действием излучения, давления, нагревания и
- 22. Фуллериды Фуллерены способны образовывать соединения с металлами, в которых углеродный кластер является анионом. Цикловольтамперометрия показывает, что
- 23. Рисунок . Упаковка ионов в соли M6C60 (вид вдоль ребра ячейки, показанной пунктиром). Фуллерид-ионы схематически представлены
- 25. Фуллерен C70 образует со щелочными металлами ряд фуллеридов с составами MC70, M4C70 и M6C70 . M3C70
- 26. Фуллерены как гости Фуллерены дают соединения включения с ароматическими макроциклами. Действительно, каликсарены, такие, как п-трет-бутилкаликс[8]арен и
- 28. Сообщалось также о комплексах фуллеренов состава 1:1 и 2:1 с у-циклодекстри- ном. Большую молекулу циклодекстрина можно
- 29. Фуллерены как хозяева. Эндоэдральные соединения Полость в С60 имеет сечение ~7 А в диаметре, т.е. достаточно
- 30. Особое место среди фуллереновых производных занимают эндоэдральные фуллерены, внутри углеродного каркаса которых присутствуют «гости»: атомы металлов
- 31. Обычным методом синтеза эндоэдральных металлофуллеренов является плазменная перегонка графита с примесью оксида соответствующего металла (1–2 ат.
- 47. Скачать презентацию
Одним из самых изучаемых объектов в химии за последние 20 лет
Одним из самых изучаемых объектов в химии за последние 20 лет
Рассмотрим сначала строение молекулы фуллерена: все атомы углерода располагаются на поверхности сферы в вершинах пятиугольников (пентагонов) и шестиугольников (гексагонов) (рис. 4, а). Всего имеется 20 гексагонов и 12 пентагонов, причем все пентагоны окружены только гексагонами, т.е. изолированы друг от друга. Радиус сферы составляет 0,357 нм. По форме и расположению пентагонов и гексагонов молекула совершенно аналогична футбольному мячу (рис. 4, б).
Все атомы углерода в C60 находятся в sp2-гибридном состоянии. Каждый атом
Все атомы углерода в C60 находятся в sp2-гибридном состоянии. Каждый атом
Все структурно исследованные фуллерены удовлетворяют так называемому правилу изолированных пятиугольников (isolated
Все структурно исследованные фуллерены удовлетворяют так называемому правилу изолированных пятиугольников (isolated
Самым распространенным из фуллеренов является C60, обладающий икосаэдрической симметрией (Ih). Его структура была впервые подтверждена спектром ЯМР 13C, состоящим из одного синглета. В молекуле C60 все атомы эквивалентны (т.е. переводятся друг в друга операциями симметриии молекулы), однако существует два типа симметрически неэквивалентных связей: расположенные на стыке пятичленного и шестичленного и на стыке двух шестичленных циклов (так называемые связи 5/6 и 6/6, соответственно). Последняя связь имеет больший вклад p-составляющей и меньшую длину. Расстояния C-C в C60 по данным газовой электронографии равны 1.40 Å (6/6) и 1.46 Å (5/6); средние значения для упорядоченных молекулярных комплексов C60, рассчитанные по Кембриджскому банку структурных данных, составляют 1.39 (6/6) и 1.45 Å (5/6). Валентные углы в пятичленных циклах равны 108o, а в шестичленных — 120o. Сферический эксцесс j, определяемый как дополнение суммы трёх валентных углов при данном атоме до 360o, в C60, следовательно, равен 12o для всех атомов.
Начиная с C76, возможны различные изомеры углеродного каркаса, удовлетворяющие IPR Сравнительная
Начиная с C76, возможны различные изомеры углеродного каркаса, удовлетворяющие IPR Сравнительная
Следующий по распространенности фуллерен C70 , имеющий симметрию D5h, отличается от C60 дополнительным
Следующий по распространенности фуллерен C70 , имеющий симметрию D5h, отличается от C60 дополнительным
Возможность существования сферической формы углерода была теоретически доказана еще в 1970-х
Возможность существования сферической формы углерода была теоретически доказана еще в 1970-х
Масс-спектр, доказывающий образование молекул C60 и C70.
Большой пик соответствует молекулярной массе
Масс-спектр, доказывающий образование молекул C60 и C70.
Большой пик соответствует молекулярной массе
(из статьи: Kroto H.W. e.a. C60: Buckminsterfullerene. Nature, 1985, v. 318, November 14)
В самом первом эксперименте выход фуллерена оказался очень низким. Через несколько
В самом первом эксперименте выход фуллерена оказался очень низким. Через несколько
Среди других циклических форм углерода эти два вида фуллеренов обладают наименьшей энергией, поэтому из газовой фазы осаждаются именно они, наряду с графитом. При добавлении к саже толуола или других органических растворителей фуллерены переходят в раствор. Отделить C60 от C70 можно на хроматографической колонке.
Электродуговой метод в различных модификациях и поныне остается основным способом лабораторного
Электродуговой метод в различных модификациях и поныне остается основным способом лабораторного
В природе фуллерены пока не найдены. В начале 1990-х гг. появились сообщения о том, что они содержатся в минерале шунгите (назван в честь поселка Шуньга в Карелии). Этот минерал добывается только в Карелии и представляет собой природный аморфный углерод. Его используют для создания облицовочных материалов, которым реклама приписывает особые биоэнергетические свойства – «положительную энергетику» и «оздоровляющее действие», включая снятие похмелья. Отчасти эти свойства связывали с фуллеренами, однако более тщательные исследования не подтвердили наличия фуллеренов в шунгите.
В 1996 г. -Нобелевскую премию по химии Р. Керлу-младшему, Р. Смолли
В 1996 г. -Нобелевскую премию по химии Р. Керлу-младшему, Р. Смолли
Фуллерены, в особенности бакминстерфуллерен (С60, «бакибол», «футбольный мяч») и С70, чрезвычайно популярны во многих областях химии и, не в последнюю очередь, в супрамолекулярной химии. Фуллерены могут быть как хозяевами, так и гостями. В качестве хозяев они проявляют способность к интеркаляции, в какой-то степени подобно графиту, и могут включать в свою закрытую полость такие молекулы, как, например, молекулы гелия и металлов. В качестве гостей они представляют собой большой электронодефицитный темплат, способный образовывать с донорами электронов типа ферроцена и вогнутого BEDT-TTF (бис(этилендитио)тетратиафульвален) ряд соединений с переносом заряда, а также соединения включения ван- дер-ваальсова типа, особенно в твердом состоянии. Первые сообщения о супрамолекулярной химии соединения С60 как хозяина появились в начале 1990-х годов, и до сих пор исследования в этой области очень актуальны.
СВОЙСТВА фуллеренов
СВОЙСТВА фуллеренов
Наличие двойных связей позволяет молекулам фуллеренов образовывать олигомеры и полимеры под
Наличие двойных связей позволяет молекулам фуллеренов образовывать олигомеры и полимеры под
Чистый бакминстерфуллерен в условиях анионного катализа образует димер . Методом РСА показано, что димер C120 является продуктом [2+2] циклоприсоединения по связям 6/6 . Были получены также несколько различных изомерных тримеров C60, зафиксированных методами масс-спектроскопии и электронной микроскопии высокого разрешения, однако выделить эти вещества в индивидуальном состоянии пока не удалось. Описан другой способ синтеза димера C60: под давлением (5 ГПа) из молекулярного комплекса (ET)2C60(ET=бис(этилендитио)тетратиафульвален), в котором молекулы фуллерена ориентированы связями 6/6 друг к другу
Фуллериды
Фуллерены способны образовывать соединения с металлами, в которых углеродный кластер является
Фуллериды
Фуллерены способны образовывать соединения с металлами, в которых углеродный кластер является
Рисунок . Упаковка ионов в соли M6C60 (вид вдоль ребра ячейки,
Рисунок . Упаковка ионов в соли M6C60 (вид вдоль ребра ячейки,
Фуллерен C70 образует со щелочными металлами ряд фуллеридов с составами MC70, M4C70 и
Фуллерен C70 образует со щелочными металлами ряд фуллеридов с составами MC70, M4C70 и
Фуллериды на основе высших фуллеренов менее исследованы. Предельным продуктом допирования C84 является соль состава K8+xC84, аналогичная по структуре K6C60 и содержащая упорядоченные молекулы фуллерена. Известен также фуллерид с меньшим содержанием металла, K3C84, в котором позиции атомов калия заняты частично и молекулы фуллерена разупорядочены
Фуллерены как гости
Фуллерены дают соединения включения с ароматическими макроциклами. Действительно,
Фуллерены как гости
Фуллерены дают соединения включения с ароматическими макроциклами. Действительно,
результате чего образуются кристаллические 1:1-комплексы п-трет-Бутилка-
ликс[8]арен-С60, а также 1:2-комплексы п-трет-бутилкаликс[6]арен(С60J и
п-трет-бутилкаликс[6]арен-(С70J
Сообщалось также о комплексах фуллеренов состава 1:1 и 2:1 с у-циклодекстри-
Сообщалось также о комплексах фуллеренов состава 1:1 и 2:1 с у-циклодекстри-
ном. Большую молекулу циклодекстрина можно использовать для связывания как С60, так и С70 в воде. При концентрации ~10-4 М такой
раствор имеет слабую желтую окраску, тогда как растворы фуллеренов в
ароматических растворителях типа бензола и толуола обладают глубоким красным и даже пурпурным цветами. Гидрохинон также образует с С60 соединение включения состава 3:1, имеющее формулу 3(С6Н4(ОН)2)С60.
Фуллерены как хозяева. Эндоэдральные соединения
Полость в С60 имеет сечение ~7
Фуллерены как хозяева. Эндоэдральные соединения
Полость в С60 имеет сечение ~7
Особое место среди фуллереновых производных занимают эндоэдральные фуллерены, внутри углеродного каркаса
Особое место среди фуллереновых производных занимают эндоэдральные фуллерены, внутри углеродного каркаса
Комплекс с гелием теряет гелий при н.у. примерно за 90 мсек.
Для C70 этим методом были также получены соединения A2@C70 (A = He и Ne ) с двумя атомами инертных газов в полости фуллеренового каркаса. Соотношение продуктов A@C70 и A2@C70 указывает на «классический» механизм реакции синтеза, включающий разрыв связи С-С с последующим замыканием углеродной клетки. Соединения X@C60 (где X = Li , N и P ) получены ионной бомбардировкой пленки C60 в вакууме и охарактеризованы ЭПР-спектрами.
Обычным методом синтеза эндоэдральных металлофуллеренов является плазменная перегонка графита с примесью
Обычным методом синтеза эндоэдральных металлофуллеренов является плазменная перегонка графита с примесью