b
a - Tarkib Nanotubalar va ularning hosilalari va uglerodning kimyoviy xossalari

b
a
R2
C60
R1
R3
C70
XVIII asrda shveytsariyalik matematik Leonhard Eyler geodezik strukturada sferoidga
yopishish uchun 12 beshburchak bo'lishi kerakligini ko'rsatdi, garchi olti burchaklar soni har
xil bo'lishi mumkin. Keyinchalik Smalley va uning hamkasblari tomonidan olib borilgan
tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, bu geodezik gumbaz shaklidagi uglerod klasterlarining butun
oilasi mavjud bo'lishi kerak (Kroto va boshq.
1985).
Fullerenlar juft sonli n 20 uchta bog'langan
cho'qqi, 3n / 2 qirralar, 12 beshburchak yuzlar va (n20) / 2 olti burchakli yuzlar bilan hosil
bo'ladi (Fowler va Manolopoulos
1995;
Kroto va boshq.
1985).
Shunday qilib, C60 20 olti
burchakli, uning "regbi to'pi" shaklidagi amakivachchasi C70 esa 25 olti burchakka ega.
Kroto va hamkasblari tomonidan ajratilgan (Taylor va boshq.
1990).
C60 va C70 ning barqaror
fullerenlari taxminan 5:1 nisbatda qayd etilgan. Fullerenlarni tavsiflash uchun 13C yadro
magnit-rezonans (NMR) spektroskopiyasi ishlatilgan (Teylor va boshq.
Gigant fullerenlar beshburchak shaklini oladi. Kichikroq fullerenlar asteroidlarga o'xshaydi.
Olti burchaklar qo'shilganda yoki olib tashlanganda, molekula yumaloqligini yo'qota boshlaydi.
1990).
Bu ikki molekula ichi bo'sh yopiq qafasli molekulalarning gomologik seriyasining
a'zolaridir. Fulleren C70 sharsimon bo'lmagan fullerenlar sinfiga kiradi. U ellipsoidal shaklni
( D5h nuqta guruhi) qabul qiladi va u 6b-rasmda ko'rsatilganidek, "regbi to'pi" ga o'xshaydi .
C60 ning mavjudligi Eiji Osawa tomonidan bashorat qilingan
(1970).
Biroq, uning bashorati
yapon jurnalida chop etilganidan beri Yevropa yoki Amerikaga etib bormadi.
Shuni ta'kidlash kerakki, barcha fullerenlar bir xil Gauss egrilik belgisiga ega; shuning uchun
ularning hammasi qavariq yuzaga ega. Bukminsterfulleren C60, ko'rsatilgan
6-rasm Fulleren C60 va C70 tuzilmalari va ularning tanish shakllari. C60 va C70 ikosahedr (Ih)
va D5h nuqta guruhlarida
Uglerodning asosiy strukturaviy, elektron va kimyoviy xossalari...
9
Futbol to'pi
Regbi to'pi
Ikosaedr
Ellipsoid shakli
Machine Translated by Google
TC Dinadayalane va J. Leszczynski
10
Olimlar C60 va C70 kristall tuzilmalarini rentgen nurlari diffraktsiyasi texnikasidan foydalangan
holda tushunishga harakat qilishdi (David va boshq.
1991, 1992;
Fischer va boshq.
1991;
Valsakumar va boshq.
1993).
Atrof-muhit harorati va bosimida C60 kristallari 14,17 Å panjara
doimiysi bo'lgan yuz markazlashtirilgan kub (fcc) tuzilishga ega (David va boshq.
1991),
C70
kristallari esa D bilan olti burchakli yaqin o'ralgan (hcp) tuzilishga ega. 10,1 Å va c D 17,0 Å
(David va boshq.
1992).
C60 va C70 fullerenlarning o'rtacha diametrlari mos ravishda taxminan
7 va 9 A ni tashkil qiladi. C60 va keyin C70 (Kroto va boshq.
1985;
Taylor va boshq.
1990)
kashf etilgandan beri turli o'lchamdagi uglerod qafasli fullerenlar aniqlandi. 1990 yil boshida
C76, C84, C90 va C94 ning uglerod kataklari massa spektrometriyasi, 13C NMR, elektron
yutilish (ultrabinafsha-ko'rinadigan) va tebranish (infraqizil) spektroskopiya usullari bilan
tavsiflangan (Diederich va boshq.
1991a).
C60 va C70 bilan solishtirganda , yuqori fullerenlarni
izolyatsiya qilish juda qiyin va ularning tavsifi turli xil izomerlarning mavjudligi bilan
murakkablashadi.
C140 va C260 kabi sferik fullerenlarning yana bir klassi h oyna simmetriyasiga ega emas ;
shuning uchun ularning maksimal simmetriya guruhi ikosahedraldir (I) (Terrones va boshq.
2002).
C84 dan yuqori fullerenlar uchun eksperimental ishlar juda cheklangan , chunki bunday
turlarni har tomonlama o'rganish uchun mos miqdorda sof shaklda ajratib olish qiyin. 2002
yilda Skott va uning hamkasblari tomonidan flesh-vakuumli piroliz (FVP) usuli yordamida
ajratiladigan miqdorda C60 sintezi 12 bosqichda amalga oshirildi va qo'shimcha mahsulot
sifatida boshqa fullerenlar hosil bo'lmadi (Scott va boshq.
2002).
Kattaroq fulleren C78, C60
sintezi uchun ishlatiladigan bir xil FVP texnikasi yordamida sintez qilingan (Amsharov va
Jensen
2008).
Bu yuqori fullerenlarni sintez qilish va'dasini ko'rsatadi. Shunisi e'tiborga loyiqki,
fullerenlar bo'laklari bilan bog'liq ko'plab eksperimental va nazariy tadqiqotlar mavjud bo'lib,
ular "buckybowls" deb ataladi (Barth and Lawton
1966;
Dinadayalane and Sastry
2001 ,
2002a , b; Dinadayalane va boshqalar 2001 ,
2200). 2004;
Mehta va Rao
1998;
Mehta va
boshqalar
1997;
Priyakumar va Sastry
2001a,
Fullerenlar odatda Cn formulasi bilan ifodalanadi , bu erda n juft son va katakdagi uglerod
atomlari sonini bildiradi. Nazariy hisob-kitoblarga ko'ra, C76 dan kattaroq fullerenlar kamida
ikkita izomerik shaklga ega bo'lishi kerak (Manolopoulos va Fowler
1991).
C84 va C96
fullerenlari uchun mos ravishda 24 va 187 ta turli izomerlar bashorat qilingan (Manolopoulos
va Fowler
1991, 1992).
C78 uchun uchta izomer va C84 uchun ikkita izomer ajratilgan va 13C
NMR spektroskopiyasi bilan tavsiflangan (Kikuchi va boshq.
1992a).
Eksperimental 13C NMR
spektroskopiyasi tomonidan taklif qilingan C78 va C82 izomerlarining ba'zilari 7 -rasmda
tasvirlangan. Fullerenlarning ko'pgina noyob xususiyatlari ularning g'ayrioddiy qafas
tuzilmalaridan kelib chiqadi. Shuning uchun fullerenlarning asosiy holat geometriyalarini
aniqlash ularning noodatiy xossalarini tushunishda muhim qadam deb hisoblangan.
6 -rasm , sharsimon shaklga va ikosahedrning to'liq simmetriya guruhiga (Ih) ega, ya'ni u har
bir beshburchakning markazi atrofida 2/5 burchakka burilib, oynada aks ettirilishi mumkin.
uning simmetriyasining har bir tekisligi.
Fullerenlar C60 va C70 uglerod olovida aniqlangan va ularning nisbati harorat, bosim,
uglerod / kislorod nisbati va olovda qolish vaqtiga bog'liq (Howard va boshq.
1991).
C70 ning
molekulyar tuzilishi simulyatsiya qilingan tavlanish usuli yordamida elektron difraksiyasidan
olingan (McKenzie va boshq.
1992).
Machine Translated by Google
|