Фуллерены - Реферат

Можно указать несколько причин выбора данной темы для написания реферата. Во-первых, на уроках геометрии мы познакомились с многогранниками - абстрактными математическими фигурами. При изучении многогранников нам стало интересно, как подобные объекты проявляются в природе. Во-вторых, на уроках химии, при изучении явления аллотропии углерода, мы кратко познакомились с необычными молекулами - фуллеренами. Цель работы: Выяснить, как проявляются свойства многогранников на примере молекул фуллеренов.В настоящее время понятие "фуллерены" применяется к широкому классу многоатомных молекул углерода Cn , где n = 60.Гальперн опубликовали результаты квантово-химических расчетов, из которых следовало, что должна существовать устойчивая форма углерода, содержащая в молекуле 60 углеродных атомов и не имеющая никаких заместителей. В той же статье была предложена форма такой гипотетической молекулы. В 1980-х годах астрофизические исследования позволили установить, что в спектрах некоторых звезд, так называемых «красных гигантах», обнаружены полосы, указывающие на существование чисто углеродных молекул различного размера. Смоли начали проводить исследования уже в «Земных» условиях.В самом общем виде молекулы фуллеренов представляют собой многогранник, построенный из многоугольников двух видов: шестиугольников (гексагонов) и пятиугольников (пентагонов). Поверхность многогранника, составленного из многоугольников, подчиняется формуле Эйлера. Откуда следует, что фуллерен должен содержать 12 пентагонов и произвольное число гексагонов. Простейший фуллерен теоретически имеет формулу С20 и состоит только из 12 пентагонов, образующих правильный многогранник - додекаэдр (рис 4).Фуллерены образуют молекулярные кристаллы - фуллериты. Кристаллическая решетка С60 гранецентрированная кубическая, каждая молекула имеет 12 «соседей», молекулы слабо связаны между собой. Для подобной молекулярной решетки характерны низкие температуры возгонки (800 °С), причем в пар переходят молекулы C60. которые прекрасно «живут» в газовой фазе вплоть до температуры 1500 К Наиболее известные растворители можно расположить в следующем порядке уменьшения растворимости фуллеритов: сероуглерод, толуол, бензол, тетрахлорметан, декан, гексан, пентан. Фуллериды щелочных металлов, имеющие состав А3С60 , становятся сверхпроводящими при температуре ниже определенного значенияОткрытие фуллеренов обусловило и поиск фуллереновых структур в углеродсодержащих породах. Они обнаружили присутствие фуллерена в образцах, собранных в осадочных отложениях кратера Садбури, образовавшегося в результате метеоритного удара 1,85 млрд. лет назад. В параллельных и независимых исследованиях фуллерены были обнаружены также в образцах из участков границы мелового и третичного периодов в Новой Зеландии. Нахождение фуллеренов в отложениях объясняют тем, что примерно 65 млн. лет назад в результате удара гигантского метеорита на Земле возник мощный пожар, что способствовало образованию подобных структур.Структура фуллерена близка к структуре графита, поэтому наиболее эффективный способ их получения основан на термическом испарении графита либо в результате омического нагрева графитового электрода, либо лазерного облучения. При умеренном нагреве графита происходит разрушение связей между отдельными слоями и из фрагментов, включающих шестиугольные конфигурации происходит сборка фуллеренов.Возникает перспектива использования фуллеренов в качестве основы для создания запоминающей среды со сверхвысокой плотностью информации. Если в качестве носителей информации использовать фуллереновые магнитные диски, расположенные на поверхности жесткого диска на расстоянии 5 нм.Многоугольник - геометрическая фигура на плоскости, ограниченная замкнутой ломаной линией; линия, которая получается, если взять n любых точек А1, А2, ..., An и соединить прямолинейными отрезками каждую из них с последующей, а последнюю с первой. Многоугольники бывают двух типов: выпуклые и невыпуклые. Многоугольник называют выпуклым, если никакая сторона многоугольника, будучи неограниченно продолженной, не разрезает многоугольник на две части. Центральным углом правильного многоугольника называется угол, под которым видна сторона из его центра.Подробнее остановимся на правильном пятиугольнике - пентагоне. Сторона пятиугольника выражается через радиусы вписанной и описанной окружности: Построим правильный пятиугольник. Из ее центра надо последовательно отложить углы с вершиной в центре окружности, равные 72°. Стороны углов пересекут окружность в пяти точках, соединив их последовательно, получим правильный пятиугольник. Интересно, что стороны пентаграмм, пересекаясь, образуют снова правильный пятиугольник, в котором пересечение диагоналей дает нам новую пентаграмму и так далее до бесконечности (см. рис.Способ построения описан Дюрером так: "Однако пятиугольник, построенный неизменным раствором циркуля, делай так. Проведи две окружности так, чтобы каждая из них проходила через центр другой. Точки пересечения окружностей обо

Содержание

Введение

§1 Фуллерены - аллотропная модификация углерода

1.1 История открытия фуллеренов

1.2 Геометрическое строение фуллеренов

1.3 Свойства фуллеренов

1.4 Фуллерены в природе

1.5 Получение фуллеренов

1.6 Применение фуллеренов

§2 Многоугольники и многогранники

2.1 Многоугольники

2.2 Правильный пятиугольник

2.3 Способы построения правильного пятиугольника

2.4 Определение многогранников и виды многогранников

2.5 Тела Платона

2.6 Теорема Эйлера

2.7 Теорема Александрова

2.8 Дуальность

§3 Правило изолированных пентагонов (пятиугольников)

Заключение

Литература многогранник атом углерод фуллерен

Можно указать несколько причин выбора данной темы для написания реферата.

Во-первых, на уроках геометрии мы познакомились с многогранниками - абстрактными математическими фигурами. При изучении многогранников нам стало интересно, как подобные объекты проявляются в природе. Во-вторых, на уроках химии, при изучении явления аллотропии углерода, мы кратко познакомились с необычными молекулами - фуллеренами.

Фуллерены - достаточно новое понятие в мире химии. Они очень интересны, свойства фуллеренов очень разнообразны, по строению молекулы фуллеренов - многогранники. Предварительный анализ литературы показал, что материала по свойствам и строению фуллеренов не много, он очень разрознен. Поэтому нам пришлось проанализировать много материала, относящегося и к математической части работы, и к химической части работы.

Цель работы: Выяснить, как проявляются свойства многогранников на примере молекул фуллеренов.

Задачи: 1) дать определение фуллеренам;

2) кратко описать строение и свойства фуллеренов;

3) дать определение многоугольникам и многогранникам;

4) определить виды многоугольников и многогранников;

5) Рассмотреть какие виды многогранников проявляются на примере молекул фуллеренов

6) Рассмотреть как связана устойчивость фуллеренов с их геометрическим строением.