Молекуласы футбол добының формасына, ал С
Фуллерендердің химиялық қасиеттері
жүктеу/скачать 330,37 Kb.
|
4 лекция
| 4.10. Фуллерендердің химиялық қасиеттері
Фуллерендер қатарындағы материалдар дөңгеленген құрылысына байланысты химиялық қасиеттері бойынша өзге көміртекті материалдардың қасиеттерінен біраз ерекшеленеді. Майысқан көміртек жазықтықтарының реакциялық қабілеттілігі пирамидалану бұрышына байланысты өзгеріп отырады (4.5-сурет). Пирамидалану бұрышы σ- (р) және π- (sp2) байланыстар бағытының айырымымен анықталады. Пирамидалану бұрышы келесі (4.1) формула бойынша анықталады: , (4.1) Мұндағы: θσπ - σ- және π- байланыстар бағыттары арасындағы бұрыш. 4.5-сурет. Пирамидалану бұрышы Графиттегі қатпарлы құрылымда жазық графен жазықтықтары арасындағы бұрыш нөлге тең ( ), ал алмаздың тетрагональді құрылымындағы пирамидалану бұрышы үлкен мәнге ие ( ). Фуллеренде байланыстар гибридтелген (С60 молекуласында тең) және sp2 және sp3 гибридтелу күйлері арасындағы сипатта болады. Дәл осы гибридтелу фуллерендердің жоғары реакциялық қабілеттілігін анықтайды. Мысалы, Н атомдары мен СН3 радикалдардың майысқан көміртек торларымен әрекеттесу энтальпиясы пирамидалану бұрышына байланысты болады және бұл бұрыш өзгергенде 1 эВ өзгереді. Бұл реакциялар фуллерендердің сыртқы қабатында ғана жүреді. Көміртек атомдары химиялық реагенттермен әрекеттескенде бір уақытта бірнеше үдеріс өтеді: гибридтелген байланыстар sp2 күйге ауысады, π- байланыстар үзіледі және бос π- байланыстар сыртқы реагенттерге жұмсалады. Фуллерен молекулаларына тотықтырғыштық қабілет пен ароматтық қосылыстар қасиеттері тән. Бензол сақинасында электрондар толығымен делокализденген болса, фуллерен молекулаларында локальданған қос (екі алтыбұрыштың ортақ төбелері) және жалқы (бес- және алтыбұрыштардың ортақ төбелері) байланыстар кездеседі. Фуллерендегі әртүрлі байланыстар санын Шлегель диаграммасынан көруге болады (4.6-сурет). 4.6-сурет. C60 молекуласының Шлегель диаграммасы C70 молекулаcының өзара көршілес алтыбұрыштарда сегіз түрлі байланыстар бар. Фуллерендер белгілі бір дәрежеде электрондарға дефицит алкендерге немесе полиолефиндер тәрізді қасиет көрсетіп, электрондарға бай молекулалармен жеңіл реакцияға түседі. Фуллерендер екі типті химиялық қосылыстар түзуге бейім: экзоэдрлік (атомдар, иондар мен молекулалар көміртекті қаптаманың сыртында орналасады), эндоэдрлік (атомдар, иондар мен молекулалар көміртекті қаптаманың ішкі қабатында орналасады). Сонымен бірге фуллерендегі көміртек атомдарын басқа элемент атомдарымен алмастыруға болады. Экзоэдрлік қосылыстардың түзілуін көбінесе фуллерендердің функциализациясы деп атайды. Шлегель диаграммаларында фуллерендердің ортаңғы алтыбұрыш немесе бесбұрыштағы көміртек атомдары сағат тілінің бағытымен номерленеді және фуллерендердің экзоэдрлік туындыларын белгілеу үшін қолданылады. C60 фуллерендердің химиялық реакцияларын бірнеше топқа жіктеуге болады: тотықсыздану, нуклеофильді қосылу, циклоқосылу, галогендеу, фуллерендерді кластерлермен түрлендіру, гидрлеу, радикалдарды жалғау, ауыспалы металдармен комплексті қосылыс түзу, тотығу және электрофильді реагенттермен әрекеттесу. Бұл қатарға фуллерендердің полимерленуі, сақиналардың ашылуы, жоғары фуллерендердің химиялық реакциялары, гетерофуллерендерді алу және олардың қасиеттері, эндофуллерендердің реакциялары сияқты реакцияларды қосуға болады. жүктеу/скачать 330,37 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|