Новые аллотропные модификации

Аллотропия
1841 г. Берцелиус Й.-Я.
(греч. «allos» - «другой» и «tropos» - «поворот, свойства»)
2

Фуллерены
Алмаз
C
Нанотрубки
Карбин
Графит
Графин
“Carboneum”
“Carbon pur”
3

Алмаз
Характерные свойства:
высокая тугоплавкость (Тпл. > 4000 ºС)
высокая твердость
высокая хрупкость
высокая теплопроводность
изоляционная способность
греч. «adamas» - «непобедимый», «несокрушимый»
Адамантан
4
Плотность ρ =3,5 г/см3

Лонсдейлит
(обнаружен в метеоритах)
5

6

Шкала Мооса
(шкала твердости)
1812 г. – создана немецким минерологом Фридрихом Моосом.
Стандартные минералы (эталоны):
Десятибалльная шкала твердости, используемая геологами для определения относительной твердости минералов методом
царапания.

Структура графита
ГРАФИТ
ρ =2.3 г/см3
Мягкий
Металлический блеск
Электропроводность
7

?
Смазочные материалы
6
Материалы для создания
атомных реакторов
Графит
Грифели
Электроды
Катализатор и адсорбент
Теплозащитный
материал для ракет
Минеральные
краски
8

Противогаз
(Куманта-Зелинского-Авалова)
1916 г – 10 млн. противогазов с активированным березовым углем.
Na2S2O3 + Cl2 + H2O Na2SO4 + S + 2 HCl
Адсорбент - березовый уголь
9

Карбин 2000°С Графит 3000°С Алмаз
«Черная сажа» – «Белая сажа»
SiO2 - для бесцветной резины
«Белый графит» – (СF)n – изолятор
10

Карбин
β-карбин
α-карбин
1960 г – синтез А.М. Сладков
ρ =1.7-2.0 г/см3
полупроводник
11

Фуллерен
Г. Крото
(Великобритания)
Р. Керл
(США)
Р. Смолли
(США)
1985 г. – открытие С60
1992 г. – обнаружены в природе
1996 г. – Нобелевская премия по химии
за открытие фуллеренов
12

Фуллерен
13

Гомологический ряд фуллеренов
14

Происхождение названия
Химики назвали новую молекулу
«букминстерфуллерен»,
которое очень скоро превратилось в
«букибол».
1954 г. – патент
Букминстер Фуллер
конструкция геодезического купола.
15

16

Геодезический купол Фуллера, основанный на Архимедовом усеченном икосаэдре
Образ фуллерена можно найти еще в рисунках Леонардо да Винчи
17

Р. Смолли, Нобелевская лекция «Открытие фуллеренов» (Стокгольм, 7 декабря 1996 г.)
«…По сути открытие, удостоенное Нобелевской премии, состояло в установлении факта, что углерод один без посторонней помощи образует молекулы в форме усеченного икосаэдра и более крупнык геодезические клетки. Углерод изначально, с момента возникновения Вселенной, одарен этой способностью к самопроизвольной сборке молекул фуллеренов… То, что нам удалось в действительности открыть, сводится к тому, что если создать из атомов углерода пар и дать ему медленно конденсироваться (придерживая при этом температуру столь высокой, чтобы растущие промежуточные частицы могли бы делать все, что природа заложила в них), то один из эффективно реализуемых каналов приодит к образованию сфероидальных фуллеренов…»

Г.Крото, нобелевская лекция
«Симметрия, космос, звезды и С60»
(Стокгольм, 7 декабря 1996 г)
«…При обработке экспериментальных данных наше внимание вскоре привлекло появление незванного гостя. Он состоял из 60 атомов углерода… Содержание С60 в кластерном пучке определенно превышало содержание соседей… Идея о замкнутой гексагональной клетке напомнила мне о моем посещении всемирной выставки ЭКСПО-67 в Монреале, над которой возвышался купол, построенный Бакминстером Фуллером… Мое предложение назвать молекулу «бакминстерфуллерен» (ей определнно подходит окончание –ен) после некоторо дискуссии было принято, и мы отправили статью в «Nature». Дата поступления ее в редакцию 13 сентября».

18

Комплекс циклодекстринов с С60
19

Способы введения в биологические системы
20

1985г. 1991г.
Нанотрубки
Фуллерен С70
21

22
Основные типы фуллероидных
наночастиц
Фуллерен C-60
(0,67 nm)
Фуллерен C-70
(o,69 nm)
Однослойные углеродные
нанотрубки (диаметр 1 nm)
Астралены
(средний размер – 45 nm)
Многослойные углеродные
нанотрубки (диаметр 6-60 nm)

Наличие внутренней полости
23

Материалы
Тяжелые
Коррозия
Разрушение и резорбция кости
Хрупкость
24

Капсулы для введения лекарственных
препаратов (радиотерапия)
С60М3 – фуллериды – полупроводники
RbCs2С60 – сверхпроводник при 33 К.

Графин
25

Нобелевская премия по физике, 2010 г.
Графен

2010 г. – Нобелевская премия по физике за открытие и исследование графена - двумерной формы углерода.
Константин Сергеевич
Новосёлов
Андрей Гейм
Идеальная кристаллическая структура графена представляет собой гексагональную кристаллическую решётку.
Слои интеркалированного графита можно легко отделить друг от друга.