Фуллерен—аллотропная модификация углерода [электронный
реклама
Фуллерен—аллотропная модификация углерода [электронный ресурс]. Учебное пособие с презентацией для самостоятельной работе студентов специальности № 280200 факультета прикладной химии и экологии. СПб.: СПГУТД. – 2006. А. А. Лысенко, О. В. Асташкина, А. А. Петров Методические указания являются пособием студентам 4 курса (специальность 280200) для изучения современных тенденций развития науки об углеродных материалах, волокнах и композитов на их основе. Пример текста: Структура молекулы В противоположность алмазу, графиту и карбину, фуллерен является новой формой углерода по существу. Общая формула фуллерена Cn, где n = 20, 24, 28, 32, 36, 50, 60, 70, 74, 76, 84, 164, 192, 216 и т.д. Центральное место среди фуллеренов занимает молекула С60, которая характеризуется наиболее высокой симметрией и, как следствие, наибольшей стабильностью. Поверхность этой молекулы, напоминает покрышку футбольного мяча и имеет структуру правильного усеченного икосаэдра, атомы углерода располагаются на сферической поверхности в вершинах 20 правильных шестиугольников и 12 правильных пятиугольников. Так что каждый шестиугольник граничит с тремя шестиугольниками и тремя пятиугольниками, а каждый пятиугольник - с пятью шестиугольниками. Таким образом, каждый атом углерода, в молекуле фуллерена С60, принадлежит, одновременно, двум шестиугольникам и одному пятиугольнику и принципиально не отличим от других атомов углерода. Молекула С60 содержит фрагменты с пятикратной симметрией (пентагоны), которые запрещены природой для неорганических соединений. Поэтому следует признать, что молекула фуллерена является органической молекулой, а кристалл, образованный такими молекулами (фуллерит) – это молекулярный кристалл, являющийся связующим звеном между органическим и неорганическим веществом. Рис. 3 Структура молекулы фуллерена С60 Атомы углерода, образующие сферу, связаны между собой сильной ковалентной связью. Толщина сферической оболочки 0,1 нм, радиус молекулы С60 0,357 нм. Длина связи С—С в пятиугольнике - 0,143 нм, в шестиугольнике – 0,139 нм. Структура других молекул фуллеренов получается добавлением, либо исключением шестиугольников в структуру С60. Так, фуллерен С70 получается из С60 путем добавления пояса из десяти шестиугольников. Форма С70 - регбийный мяч. Структура самого низшего фуллерена С20 получается исключением всех двадцати шестиугольников из С60. Структура С20 - правильный додекаэдр, состоящий из двенадцати пятиугольников. Рис. 4 Структура молекул фуллеренов Фуллерены с n<60 оказались неустойчивыми, хотя из чисто топологических соображений наименьшим возможным фуллереном является правильный додекаэдр С20. Молекулы высших фуллеренов С70, С74, С76, С84, С164, С192, С216, также имеют форму замкнутой поверхности. Вслед за открытием фуллеренов С60 и С70, при исследовании продуктов, получаемых при сгорании графита в электрической дуге или мощном лазерном луче, были обнаружены частицы, состоящие из шестичленных колец углерода, имеющие правильную форму и размеры от десятков до сотен нанометров, получившие название наночастиц.
