Фуллерены – новые аллотропные формы углерода: структура кристаллической решетки, электронное строение и химические свойства. Исследования фуллеренов, перспективы их применения в биологии, медицине. Методы получения водорастворимой формы - фуллеренолов.
Аннотация к работе
Это углеродное соединение имеет кристаллическую решетку в форме тетраэдра - пирамиды с четырьмя равновеликими треугольными гранями. В природе известны кристаллы с решеткой, состоящей не из атомов, а из молекул. Этим условиям в полной мере отвечают фуллерены: имея диаметр больше 0,5 нм, они соединяются в кристалл с ячейками размером менее 1,5 нм. Открытие фуллеренов - новой формы существования одного из самых распространенных элементов на Земле - углерода, признано одним из удивительных и важнейших открытий в науке XX столетия. В то время как для большинства исследованных ранее кластеров типичные значения магических чисел составляют в зависимости от взаимного расположения атомов значения 13, 19, 55 и т.п., в масс-спектре кластеров углерода наблюдались явно выраженные пики с числом атомов 60 и 70.Подобная популярность связана с удивительными физико-химическими свойствами фуллеренов, открывающими возможность их прикладного использования. Очень скоро после этого были определены важнейшие структурные и физико-химические характеристики фуллерена. Кроме того, в ячейках обоих видов есть "особый" фуллерен, взаимодействующий с остальными через 12-6 очень коротких и сильных межмолекулярных связей. Так, C60 предложено называть[5,6]-фуллереном-60-Ih, где цифры 5 и 6 указывают на структурные единицы молекулы - пятиугольники и шестиугольники, а цифра 60 обозначает общее число атомов углерода в молекуле. Так как у простейших фуллеренов существует только по одному стабильному изомеру, их названия упрощают до фуллерена-60 и фуллерена-70.Таким образом, с точки зрения стабильности, фуллерены могут быть разбиты на два типа. Если располагать фуллерены в порядке увеличения числа атомов углерода n, то Бакминстерфуллерен - C60 является первым представителем, удовлетворяющим правилу изолированных пентагонов, а С70 - вторым. Столь бурное развитие химии фуллеренов связано с особенностями строения этой молекулы и наличием большого числа двойных сопряженных связей на замкнутой углеродной сфере. В отличие от бензола, где длины C-C связей одинаковы, в фуллеренах можно выделить связи более «двойного» и более «одинарного» характера, и химики часто рассматривают фуллерены как электронодефицитные полиеновые системы, а не как ароматические молекулы. Проявление молекулой C60 окислительный свойств по отношению к щелочным металлам, указывает на то, что фуллерен является электронодифицитной молекулой.На самом же деле, многочисленные данные квантово-химических расчетов показывают, что большинство реакций галогенирования и гидрирования фуллеренов протекают с образованием если и не наиболее стабильных изомеров, то, по крайней мере, незначительно отличающихся от них по энергии. Наибольшие расхождения наблюдаются в случае низших гидридов фуллеренов, изомерный состав которых, как было показано выше, может даже слегка зависеть от пути синтеза. Изучение этих закономерностей образования производных фуллеренов представляет собой интереснейшую задачу, решение которой приводит к новым достижениям в области химии фуллеренов и их производных. Особо следует отметить способность холодных фуллеренов поглощать 17 атомов водорода на одну молекулу С60 при обработке водородом под давлением порядка 70 атм. Следует отметить, что гидрогенизация 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.
План
СОДЕРЖАНИЕ
1. Открытие фуллеренов
2. Строение фуллеренов
3. Свойства фуллеренов
4. Перспективы практического использования
Список литературы
1. Открытие фуллеренов
Список литературы
1. Соколов В.И., Станкевич В.И. Фуллерены - новые аллотропные формы углерода: структура, электронное строение и химические свойства//Успехи химии. - 1993.
2. Юровская М.А., Сидоров Л.Н., Борщевский А.Я. и др. Фуллерены - М.: Экзамен.- 2005.
4. Андреев И.М., Романова В.С., Петрухина А.О., Андреев С.М. Аминокислотные производные фуллерена С60 ведут себя как липофильные ионы, проникающие через биологические мембраны.//Физика твердого тела.- 2002.
6. Гунькин И.Ф., Целуйкин В.Н., Н.Ю. Логинова. Синтез и изучение свойств водорастворимых производных фуллерена С60.// Журнал прикладной химии.-2006.
Источники из интернета: http://www.mma.ru/news/id39018 http://hitechnano.ru/item/26.html