Fullerene - Бул эмне? Касиеттери жана fullerenes арыздар

Көмүртек молекулярдык allotropic түрү же өзгөртүү, fullerene, - узун сызык C _{N (N>} 20) байкалат polyhedra көмүртек атомдору жана беш бурчтуу же алты бурчтуу жүзүн (өтө сейрек кездешүүчү өзгөчө бул жерде бар) бар курулган жабык атом кластерлер. Көмүртектин атомдору 3. бир макулдашуу катар unsubstituted fullerenes сп ² -Hybrid мамлекет болушу үчүн, адатта Ошентип, Санкт Петербург түйүнү теория боюнча, тоголок Тутумдаш тойбогон системасы түзүлөт.

жалпы баяндамасы

көпчүлүк термодинамикалык малканада кадимки шарттар көмүртек түрү - бул деле бири-бирине graphene шейшеп менен байланышкан кабат окшойт, жалпак торчолору, алты бурчтуу клетка, vertices турган - көмүртек атомдору. Алардын ар бири үч кошуна атомдору менен байланышкан, ал эми төртүнчү электронду бир Пи-системасын түзөт. Ошентип, fullerene - сүрөт сп ² -Hybrid мамлекеттик ачык эле көрүнүп турат, башкача айтканда, ал так ушул молекулярдык түрү болуп саналат. Биз graphene жадыбалы геометриялык кемчиликтер киргизүү, анда сөзсүз жабык түзүлүштү пайда кылган. Мисалы, мындай кемчиликтер жалпы бурчтуу көмүр химия менен бирге беш мүчөдөн турган шакектерди (бурчтуу жүздөрү), так ошол эле болуп саналат.

Эйлер теоремасы vertices менен жабык polyhedron өндүрүү карабастан бурчтуу жүзүндөгү саны, биз он эки Пентагондон киргизүү, мүмкүн болсо, trohkoordinirovannymi айтылат. Демек, fullerene минималдуу өлчөмү - расмий C ₂₀ картасы болуп саналат. Бирок көмүртек атомдору бир аз сандагы ээ болгон бийик, ага окшогон түзүлүштөр кыйшайып, ошондуктан көмүр жалпак жалпылаштырууну артык болгондуктан, ² -Hybrid мамлекеттик абдан жагымдуу эмес, СП үчүн. бир кыскартылган үзгүлтүксүз icosahedron түзүмүн _бар, C ₆₀ - майда өзүнүн таза түрүндө эмне үчүн алынган fullerene ошол. Анда алты бурчтуу жүзү бири-бирине бардык бурчтуу бөлүнгөн. Fullerene химия бул чындыкты алыскы Пентагондун бийлик деп атаган, ал чын эле жеткиликтүү fullerene тийиш.

формула

Gidrantirovanny C ₆₀ fullerene (C ₆₀ HyFn) белгиленет. Бул узак кычкылдуулукка ал полимердик татаал биринчи номиналдык кранынан менен fullerene C ₆₀ бир молекула жана жыйырма төрт суу молекулаларынан турат. Бул кимдин формула fullerene болуп саналат - C ₆₀ (H ₂ O) _24. Ал сыртынан бир футбол топ окшош, жыйырма алты жана он беш бурчтук турат. Андан тышкары, ар бир беш бурчтук алыскы бар боло турган бир катар fullerene C ₇₀ толуктоолор эле аралык структуралар, жок. C-жылдан бери ₇₈ fullerene структурасы ар бир көмүр скелетинин бир нече туруктуу изомерлер сактоого мүмкүндүк берет. Теориялык жактан алганда, эгерде, ар кандай да, саны көмүртек атомдорунун "жогорку fullerenes" менен fullerenes бар деп божомолдоого болот.

КъМДж менен fullerenes даярдоо көп же электрон нурлуу ыкмасы пайда болот жана гелий маанайда структурасы боюнча лазер бууланат. реактордун бетинде жаратылганы сүрөттөлөт көө, бензол, толуол, ксилол же башка органикалык эриткичтерди refluxing тазаланат. чечим C ₇₀ жана C ₆₀ fullerenes, ошондой эле жогору турган fullerenes абдан кичинекей көлөмдө турган, кара конденсатын кайра түзүү, он, он беш пайызга чейин бууланып турат.

ар кандай furellenami ортосундагы катыш синтези параметрлерине жараша, ар кандай болушу мүмкүн, бирок адатта C басымдуулук _60, ал көп бир нече эсе жогору. абдан жогорку C _{78 арасында,} C ₇₆ жана C _84. жалпы бардык буюмдарды fullerene синтезинин жараша бир азайуу болуп саналат. Бул, балким, ал башында бууланып чакан кластерлерин чоң структураларды монтаждоо төмөн ыктымалдуулук менен.

Суу камтыган fullerenes

көп жайылган жана көп окуган заттын бир молекула, чынында, жыйырма төрт суу молекулалары бар C _{60 болот.} Бул fullerene молекула бүт атомдор барабар жогорку симметриянын бар. Анын тоголок түрү тууралуу 0,36 нм үчүн атом ядросун борборунда жана 0,5 нм радиуста алыстыгы болуп саналат. Бул молекулалар бетме-борбор куб торчолору, үч катмар кирем тоголок упаковка болгон молекулярдык кристаллы пайда болгон. жогорку температурада, ₆₀ C sublimes суюк этабына түзбөстөн. Баарынан көмүр disulfide Заттарды түрү жыттуу заттарга таркатылган жана полярдык - андан да жаман. An узун ellipsoidal түрүндөгү ₇₀ C, ошондой эле жогору турган fullerenes C ₆₀ абдан окшош физикалык касиеттерге _ээ.

Ал химия тармагында, алар көп, берешен болуу жана туунду, алардын ар кандай сабактарды алуу үчүн ар бир мүмкүнчүлүктү берип жатат: Metallofullerenes, heterofullerene. азыктарын бай бардык ekzoendralnogo (outer-) кошулуу менен үй-бүлө, анткени ар бир көмүртек атомунун - жеткиликтүү жооп сайтында. Бул fullerenes касиеттери бар. Алар жаңы продукттарды, галогендүү атомдорду жана суутекти, органикалык радикалдарды да айлануусу болушу мүмкүн таандык түзүү аркылуу биригет. Ошентип, fullerenes Multigrade кошулманы камтыган полимер материалдар алынган. ₆₀ K C көмүр скелетти жок туруп, кырк сегиз substituents менен биригет. Алсак, мисалы, C ₆₀ F ₄₈ тарабынан алынган _жана уюштуруу fullerenes жашаган көп, мисалы, бирикмелер, колдонулууда.

арыз

Дээрлик fullerenes такыр башка тармактарына кызыгууда. алардын электрондук касиеттерин эске алып, аларды жана жарым өткөргүчтөр катары алардын туундуларын каралышы мүмкүн. даярдуулук менен UV нурланууну соруп Fullerenes, алар жогорку электрон-чыгып жөндөмүнө ээ. Бардык ушул касиети аны PHOTOVOLTAIC аларды колдонууга мүмкүн, photoelectric сенсорлор, күн иштейт түрдүү молекулярдык электроника түзмөктөр түзөт. Fullerenes photodynamic терапия жана м агенттери катары, дарылар жана микробго каршы каражаттар менен бир дары катары колдонулууда. P.

Заманбап технологияларын fullerenes да дарылоо үчүн жакшы жана натыйжалуу иш ыкмалары үчүн салыштырмалуу тез бирдиктердин жалпы санын көбөйтүүгө мүмкүндүк берди. Бул, мисалы, наркы, C ₆₀ акыркы он жылда бир жарым (граммы он беш долларга чейин он киши менен) үстүнөн кыйла төмөндөдү жатат. Эми биз чыныгы өнөр жай арыздарды жана fullerenes үчүн адамга түшүп жагдайга туш болот. Алардын пайдалануу өсүп, ар бир күн сайын өсүп жатат.

ачуу тууралуу маалымат алуу үчүн

алардын түзүлүшү негизинде геодезиялык түзүлүштү ойлоп атактуу архитектор, инженер Ричарда Bakminstera Fullera атындагы Fullerenes. Башында, кошулмалар бул класс гана алты жана беш бурчтуу жүзүн кирген түзүлүшү менен гана чектелип келет. Эгерде көмүртек атомдорунан тышкары fullerene молекуласынын курамы ушул ар кандай химиялык элементтер болуп саналат, алар көмүртек скелети ичинде жайгашкан, ал аталган endohedral fullerenes. башка элементтердин атомдору fullerenes сыртында жайгашкан, анда exohedrally алынат. Алардын аттары, бул молекулярдык түрү өтө көп убакыт мурун эмес, - изилдөөчүлөрдүн тобу fullerene күтүлбөгөн ачылыш жасап, 1985-жылы. Чакан, Kroto, керл жана башка химиктер лазер азаюусуна (нурлануу) катуу тарабынан алынган чалалга жубун окуган. чокулары алтымыш жетимиш көмүртек атомдорунан кластерлер ылайык максималдуу амплитудага эле ал табылган жок.

Ошентип, биз C ₆₀ жана C ₇₀ молекула _{эсептелген,} ошондой эле биринчи жолу бир молекула бир кыскартылган icosahedron түрүндө курулган гипотезаны. Бул көбүнчө C ₆₀ деген bakminsterfullerenom жана молекуласынын калганы - бул жөн гана fullerenes.

Окумуштуулар-химиктер, ошондой эле архитектура жакшы билген жана толугураак, имараттарга, хидис ариптери үчүн курулган эсине - беш бурчтук, бурчтуктар ача, эч fullerenes бардык молекулярдык көрүнөн түзүлүшүнүн негизи болуп саналат. Бирок, бул - бир кызыктуу окуя, жана кызыктуу тарыхы жок эмес. Мындай молекулалар бар мүмкүндүгү жөнүндө бир аз мурда бул Япония (1971-жыл), жана теориялык негизде алынган жана СССР (1973) басылып чыккан жазылган болчу. Ошентсе да, бул Kroto, керл жана чакан алган Химия боюнча Нобел сыйлыгына татыган.

Жаратылыш жана технология

таза fullerene даярдоо жасалма синтези менен мүмкүн болот. Бул кошундулар жана алардын пайда болушу пайда турган шарттарды түзүү, ар түрдүү өлкөлөрдөгү ургалдуу окуп берген жана fullerene түзүмүн жана алардын касиеттерин болуп эсептелет. An сайын өтүнмөнүн талаасы өсүп. Бул жазгы аткарууда чалалга электроддорго түзүлөт кочуш, fullerenes бир кыйла сумма камтылган деп табылган. Буга чейин бул чындык дагы бир жолу көргөн эмесмин.

fullerenes лаборатория шарттарында, көмүртек молекулалары ылайык өндүрүлгөн жана баштаганда мүнөзүнө аныкталган керек. furulgitah-жылы - Карелия, биз shungites үлгүлөрдү, Индия, Америка Кошмо Штаттарында тапты. Ошондой эле көптөгөн алтымыш беш миллион жылдан кем эмес түбүнө метеориттердин жана чөкмөлөрдүн тез көмүртек молекулалары. Жер бетинде таза fullerenes чагылган жана жаратылыш газын күйүү пайда болот. Жер Ортолук ээлеп Air үлгүлөрүн, 2011-жылы изилденген, ал бардык үлгүлөрү алынган деп табылды - Стамбул Барселона - fullerene бир бар. заттын физикалык касиеттери стихиялуу пайда алып келет. Ошондой эле, ал ири суммадагы мейкиндигинде табылды - жана газ абалында жана катуу абалында.

синтези

fullerenes бөлүнүү биринчи эксперименттер катуу чалалга үлгүлөрдү лазердик нурлануунун минерал боюнча алынган мшдетш структурасы буусунун аркылуу өткөн. fullerenes гана издерин алуу үчүн. 1990-химиктер тарабынан гана Болдуин, Козу жана Kretschmer грамм санда fullerenes өндүрүү боюнча жаңы ыкмасын иштеп чыгышкан. Бул электр жаасынын тарабынан чалалга электроддор күйүп гелий чөйрөдө жана төмөнкү басымы астында болгон. анодто жоголушу жана камералык дубалдары камтыган fullerenes күл көрүнгөн.

Андан тышкары, көө толуол же бензин менен таркатылган жана натыйжада чечим таза молекулаларды грамм туруп C ₇₀ жана C _60. Ratio - 1: 3. Мындан тышкары, бир чечим оор жана эки пайызга жогору fullerenes турат. Азыр бул жөнөкөй эле: бууланып үчүн оптималдуу параметрлерин тандап - чөйрөдө курамы, кысым, электрод диаметри, ошондой эле учурдагы жана fullerenes максималдуу түшүм жетишүү. Алар иш жүзүндө катоддо материалдык болжол менен он эки пайызга чейин болгон. ушунчалык кымбат fullerenes, ошондуктан кереметтерди көрсөтүп жатат.

продукция

биринчи эксперименталдык илимпоздор үчүн бардык аракеттер текке кеткен: чыгаруучу fullerenes өндүрүштүк жана арзан ыкмалары болуп саналат. Да, көмүр же химиялык синтездин алоолонгон жалын майнап чыккан эмес. электр жаасы ыкмасы абдан жемиштүү болду, сен саатына fullerenes тууралуу бир грамм алууга мүмкүнчүлүк берет. Компания Mitsubishi көмүртектүү күйүү өндүрүүнүн ыкмасын иштеп чыккан, бирок алар таза fullerenes эмес, - алар кычкылтек молекулаларын камтыйт. Ал эми буга чейин бул заттын пайда механизмин белгисиз бойдон калууда, жазгы жараяндар көз-термодинамикалык карашынан алганда өтө туруксуз, анткени ал абдан күчтүү болуп теориясынын эске таасир тийгизет. жеке fullerene көмүртек атомун топтоп гана төгүндөлгүс далилдер, б.а. C ₂ сыныктарынан. Бирок, бул зат пайда ачык түзүлгөн жок.

fullerene жогорку наркы өрттөп жатканда гана аз түшүм эмес, аныкталат. Жалгыз, тазалануу, кочуш ар кандай элдин fullerenes бөлүү - мунун баары жараяндар кыйла татаал болуп саналат. Айрыкча, ал суюк колонны жана басымынын жогорулашы өткөрүлөт өзүнчө молекулярдык бөлчөк, кирип аралашмасынан бөлүп тиешелүү. ээритүүчү калдыктардан акыркы этабында эле катуу fullerene алынып салынат. Бул үлгүдөгү эки жүз элүү градуска чейинки температурада динамикалуу боштук алдында сакталып турат. абдан популярдуу болуп калды fullerenes химиясын, - Ал эми артыкчылыгы fullerene C ₆₀ иштетүүдө жана паразитардык санда аны ала органикалык химиянын көз карандысыз бутагын өсүп жатат.

пайда

Fullerene туунду технологиянын ар түрдүү тармактарда колдонулат. ЖОЛ БЕРБЕЙТ жана fullerene кристаллдары - оптикалык нурлануунун астында жарым өткөргүч бар photoconductivity. Эгерде жегич металлдар леген атомдор, антандю абалы өтүү кристаллдары C _60. fullerene чечимдер сызыктуу оптикалык касиети бар, ошондуктан катуу нурлануудан коргоо үчүн зарыл болгон оптикалык калкалагычтарын негиз катары колдонулушу мүмкүн. Ошондой эле алмазды синтездөө үчүн катализатор катары колдонулат fullerene. Fullerenes көп биология жана дары колдонулат. Бул молекулалардын үч касиеттерин колдонот: membranotropnyh lipophilicity аныктоо, эркин радикалдар менен жөндөмү өз ара берүү elektronodefitsit, ошондой эле өз толкунданып абалын кычкылтек молекуласы кадимки өткөрүп берүү жана кычкылтек менен синглет буруш үчүн жөндөмдүүлүгү.

Мындай жалкоолук заттар биомолекула кол: нуклеиндик кислоталар, протеиндер, липиддер. Жалкоолук кычкылтек түрлөрү ракты дарылоо үчүн photodynamic дарылоо колдонулат. Бейтаптын кан жалкоолук кычкылтек түрлөрдү иштеп, photosensitizers киргизилген - иш жүзүндө анын fullerenes алардын туундуларын. шишиктин ичиндеги кан агымы дени сак кыртыштардын алсызыраак экенин, жана ал photosensitizers чогулуп, жана бир молекула нурлантуу багытта кийин жалкоолук кычкылтек түрлөрдү иштеп менен кубанып жатышат. рак клеткалары Апоптоз башынан жана шишик жок. Мындан тышкары - fullerenes антиоксидант касиеттерин жана тузак жалкоолук кычкылтек түрү бар.

Fullerene HIV integrase ишин, куранды өзгөртүү менен аны менен өз ара аракеттенүү жана негизги иш-милдетин силерге жазарым, аны ажыратуу менен ДНКдагы тумоосу менен кошулушу үчүн жоопкерчиликтүү болгон бир белок үнөмдөйт. fullerene туунду Кээ бир ДНК менен түздөн-түз өз ара жана иш-аракеттер restiktaz үгүттөө.

дары тууралуу көбүрөөк

2007-жылы сууда эригич fullerenes аларды AntiAllergic малайларын тамак үчүн колдонула баштаган. Изилдөөлөр fullerene туундуларын дуушар болгон адамдын каны жана адамдын клеткаларына өткөрүлдү - C60 (таза) X жана C60 (OH) X. Тирүү организмдердеги эксперименттер жылы - чычкандар - натыйжалары оң болгон.

Анткени fullerenes камтыган суу (кайра бакырык C ₆₀₎ Клетка мембранасы өтө жеңил болуп өтүп, буга чейин, бир дары-дармек жеткирүү багытка катары колдонулган зат. Мисалы, эритропоэтин - бөйрөк гормон түздөн түз канга, олуттуу өлчөмдө бузулган жана ал клетканын ичине алат, анткени, эки ашык топтолуу көбөйөт, fullerenes менен бирге колдонулса, анда кирген.