www.wikidata.uk-ua.nina.az

Фулерени Ця стаття містить неперекладені фрагменти іноземною мовою Ви можете допомогти проєкту переклавши їх українською

Фулерени

Ця стаття містить неперекладені фрагменти іноземною мовою.
Ви можете допомогти проєкту, переклавши їх українською.

Фулере́ни або бакіболи — одна з кількох алотропних модифікацій Карбону. Найвідоміший фулерен — молекула C60, яка має ідеальну форму футбольного м'яча.

Молекула C60 — бакібол
Вид бакіболу C60, що обертається навколо осі симетрії.
Ікосаедричний фулерен C540
C60 with isosurface of ground state electron density as calculated with DFT
Кристали фулерену C60

Відкриті в 1985 Робертом Керлом, Гарольдом Крото й Річардом Смолі, ці молекули, що складаються тільки з атомів Карбону, отримали свою назву на честь Річарда Бакмінстера Фулера — архітектора, що прославився побудовою ажурних куполів. Першовідкривачі отримали Нобелівську премію з хімії в 1996 році.

Природні фулерени можна знайти в сажі. Кристалічна форма фулеренів називається фулеритом.

Історія відкриття. Фізичні та хімічні властивості Редагувати

Термін «Фулерен» застосовують до широкого класу сполук із мінімально можливою будовою у 60 атомів вуглецю, що поєднані ковалентним зв'язком у сферичну молекулу, де кожен атом вуглецю поєднаний із трьома іншими, утворюючи п'ятикутники та шестикутники на поверхнях. Найбільша молекула фулерену складається із 560 атомів вуглецю.[джерело?] Найбільш вивченою молекулою фулерену є молекула С60. С60 найменший фулерен, що відповідає правилу ізольованого пентагону і тому він є найменшим стійким фулереном. Вміст С60 найвищий у зазвичай експериментально отримуваній суміші фулеренів, хоча С60 термодинамічно є найменш стабільним серед стійких фулеренів. Його ентальпія утворення 8,66 ккал/атом більша за ентальпію утворення, наприклад, С70 на 0,34 ккал/атом. Найстійкішою алотропною модифікацією Карбону за стандартних умов є графіт з ентальпією утворення 0,00 ккал/атом. Тобто, С60 є кінетично контрольованим продуктом в реакції утворення фулеренів.

Історія відкриття фулерену незвичайна. У 1973 радянські вчені Д.А. Бочвар і Е. Н. Гальперін опублікували результати квантово-хімічних розрахунків з яких випливало, що повинна існувати стійка форма вуглецю, яка містить у молекулі 60 вуглецевих атомів і не має жодних замісників. У тій же статті була запропонована форма такої гіпотетичної молекули. Висновки цієї роботи здавалися в той час зовсім фантастичними. Ніхто не міг собі уявити, що така молекула може існувати, і, тим більше — не уявлявся спосіб її одержання. Ця теоретична робота трохи випередила свій час і була спочатку просто забута.

У 1980-х астрофізичні дослідження дозволили встановити, що в спектрах деяких зірок, так званих «червоних гігантах», виявлені смуги, що вказують на існування чисто вуглецевих молекул різного розміру.

У 1985 англійські вчені Гарольд Крото і Річард Смоллі почали проводити дослідження вже в «земних» умовах. Вони вивчали мас-спектри пари графіту, отриманих під ударом лазерного променя, і виявили, що в спектрах є два сигнали, інтенсивність яких набагато вища, ніж всіх інших. Сигнали відповідали масам 720 і 840, що вказувало на існування великих агрегатів з вуглецевих атомів — С60 і С70. Мас-спектри дозволяють установити лише молекулярну масу частинки і не більш того, однак цього виявилося досить, щоб фантазія вчених запрацювала. У підсумку була запропонована структура багатогранника, зібраного з п'яти — і шестикутників. Це було точне повторення структури, запропонованої 12 років тому Бочваром і Гальперном.

Свою назву фулерени отримали за прізвищем архітектора Бакмінстера Фулера, котрий сконструював купол і павільйон США на виставці у Монреалі у 1967 році у вигляді сполучених п'ятикутників та шестикутників. Однак заради справедливості необхідно відмітити, що подібна форма є серед популярних форм Архімеда. Окрім того, збережена дерев'яна модель такої форми, яку виконав Леонардо да Вінчі, а Ейлер отримав формулу для різних поверхонь:

де n — розмірність, Nn — кількість багатокутників розмірності n, s — характеристика кривизни поверхні. Так як s = 1 для кулі та s = 0 для площини, то із формули (1) випливає, що для утворення сферичної поверхні необхідно 12 п'ятикутників n = 5 та довільна кількість шестикутників (n = 6).

Класичним вважається фулерен, що складається з 60 атомів Карбону (С60). У його молекулі атоми Карбону утворюють 12 п'ятичленних та 20 шестичленних циклів, причому п'ятичленні цикли повністю розмежовані шестичленними і не мають спільних атомів.

Якийсь час фулерен був доступний лише в кількостях, достатніх для спектральних досліджень, але не хімічних. Одержати фулерен у помітних кількостях вдалося Д.Хаффману і В.Кретчмеру, що провели випарювання графіту за допомогою електричної дуги в атмосфері гелію. Сажа, що утворюється в цьому процесі, була проекстрагована бензолом. З розчину виділили сполуки, що мають суміш С60 і С70. Друга сполука утворюється в кількостях, приблизно в шість разів менших, ніж перша, і тому основна маса досліджень проводиться з С60. Описаний спосіб одержання фулерену з тими чи іншими технологічними варіаціями на сьогодні все ще єдиний. Вміст фулеренів у сажі, яка утворюється, досягає 44 %. Існують схеми синтезу фулерену. засобами органічної хімії, але вони поки що не реалізовані. У каталогах хімічних реактивів речовина С60 має назву бакмінстерфулерен, хіміки частіше називають його просто фулереном. Є й інша образна назва — футболен. Подібність з покришкою футбольного м'яча очевидна. Існує ще гібрид обох назв — бакібол. Відкриття фулерену буквально приголомшило хіміків. Здавалося, що про елементарний вуглець відомо практично усе. Від інших алотропних модифікацій вуглецю фулерен відрізняється насамперед тим, що це індивідуальні кінцеві молекули, що мають замкнуту форму. Фулерен на відміну від відомих раніше трьох форм вуглецю розчинний в органічних розчинниках (бензол, гексан, сірковуглець). З розчинів фулерен кристалізується у виді дрібних темно-коричневих кристалів. Для рентгеноструктурного аналізу вони не придатні, тому що через сферичну форму молекул їхня структура невпорядкована. Побачити молекулу фулерена «своїми очима» вдалося далеко не відразу, лише після того, як був отриманий продукт взаємодії фулерена з тетраоксидом осмію OsO4 у присутності третбутилпіридину, який добре кристалізується.

Чотиривалентність вуглецю у формулі фулерена повністю виконується. Правильніше зображувати фулерен у вигляді каркаса з простими короткими зв'язками, що чергуються, але частіше застосовують спрощене зображення, де каркас складається з одинарних рисок. Ще одна незвичайна структурна особливість фулерену полягає в тому, що його молекула має внутрішню порожнину, діаметр якої приблизно 0,5 нм. Зовнішній діаметр самої молекули 0,71 нм. Внутрішній діаметр, природно, менше зовнішнього, оскільки атоми вуглецю і їхні електронні оболонки теж мають певний розмір.

Фулерен — винятково стійка сполука. У кристалічному вигляді він не реагує з киснем повітря, стійкий до дії кислот і лугів, не плавиться до температури 360 °С. Хімічні властивості знаходяться в повній згоді зі згаданими вище структурними особливостями — фулерен не вступає в реакції, характерні для ароматичних сполук. Неможливі реакції заміщення, тому що в атомів вуглецю немає ніяких бічних замісників. Достатня кількість ізольованих кратних зв'язків дозволяє вважати фулерен поліолефіновою системою. Для нього найтиповішим є приєднання по кратному зв'язку.

Фулерен є яскраво вираженим акцептором електронів і при дії сильних відновників (лужні метали) може приймати до шести електронів, утворюючи аніон С606-. Крім того, він легко приєднує нуклеофіли і вільні радикали. При відновленні лужними металами (наприклад, цезієм чи рубідієм) відбувається перенесення електрона від атома металу до фулерену. Сполуки, що утворюються, мають низькотемпературну надпровідність, критична температура появи надпровідності 33К.

Родинні сполуки й аналоги фулерена Редагувати

Для фулерена є ще одна можливість утворювати сполуки, використовуючи внутрішню порожнину вуглецевої кулі, діаметр якої достатній, щоб у ній міг розміститися атом металу чи невелика молекула. Таким чином, відкривається шлях до одержання хімічних сполук зовсім нового типу, де атом механічно утримується усередині замкненого середовища.

Спосіб введення атома металу у внутрішню порожнину фулерену практично не відрізняється від способу одержання самого фулерену. Графіт перед випаровуванням просочують солями металів. У продуктах реакції виявлені сполуки складу С60La, С60Y, С60U). Усередину заздалегідь сформованої порожнини крізь стінку удалося поки ввести лише атом гелію (завдяки його невеликим розмірам) шляхом бомбардування фулерена іонами гелію в газовій фазі.

20-fullerene
(dodecahedral graph) 		26-fullerene graph 60-fullerene
(truncated icosahedral graph) 		70-fullerene graph

Родинні сполуки й аналоги фулерена поки що нечисленні. Найвідоміший аналог — С70 — був отриманий практично одночасно з С60. Одержання його в чистому вигляді пов'язане з великими труднощами, тому він вивчений менше. За формою він близький до еліпсоїда і через злегка витягнуту форму одержав назву «регбібол». Таким чином, продовжений стиль назв фулерена С60 (футболен, бакібол). Розміри осей еліпсоїда 0,788 і 0,682 нм. Нагадаємо, що у фулерена С60 усі вершини еквівалентні, а зв'язки між ними тільки двох типів (прості і подвійні). У регбіболі є вершини п'яти типів, наприклад вершини, де сходиться три шестикутні грані. Довжина зв'язку має вісім значень в інтервалі 0,138-0,146 нм. Таким чином, розставити однозначно в структурі подвійні і прості зв'язки неможливо. На подовжених кінцях яйцеподібної молекули знаходяться дві п'ятикутні грані. До них примикають найбільше реакційноздатні зв'язки, за властивостями близькі до кратних. Особливу групу утворюють так звані фулеренові трубки — тубулени, які являють собою порожні циліндричні утворення, зібрані із шестикутників і які мають, як правило, на кінці сферичну кришку, що включає п'ятикутні грані.

За кімнатної температури фулерени С60 і С70 не реагують із такими молекулами: оксид азоту, кисень, оксид сірки. Попри це було зафіксовано ряд нових хімічних реакцій із фулеренами.

Отримано і охарактеризовано найпростіший дигідрований фулерен із двома воднями С60Н2. Синтезовані галогенопохідні фулеренів. Прямим приєднанням флуору отримана серія С60Fх та С70Fy де х менше або дорівнює 48, а у менше або дорівнює 56. Проведене хлорування та бромування фулеренів. Хлорування проводиться у нагрітих до 250°С трубках. Як правило, приєднується 24 атоми хлору. За температури 400°С поліхлорфулерени дехлоруються у вихідний фулерен.

Таким чином, можна констатувати, що відкриття фулерену знаменувало появу класу сполук, які являють собою нову незвичайну форму елементного вуглецю. Це замкнуті каркаси, протяжні циліндричні чи багатошарові утворення, здатні до хімічних перетворень як на зовнішній поверхні, так і у внутрішній порожнині.

Гідратований фулерен (HyFn) Редагувати

Гідратований фулерен С60 — C60HyFn — це міцний, високогідрофільний супрамолекулярний комплекс, що складається з молекули фулерена С60, ув'язненої у першу гідратну оболонку, яка містить 24 молекули води: C60@(H2O)24. Гідратна оболонка утворюється внаслідок донорно-акцепторної взаємодії неподілених пар електронів кисню молекул води з електрон-акцепторними центрами на поверхні фулерена. При цьому, молекули води, орієнтовані поблизу поверхні фулерена зв'язані між собою об'ємною сіткою водневих зв'язків. Розмір C60HyFn — 1,6-1,8 нм. У той же час, максимальна концентрація С60, у вигляді C60HyFn, яку вдалося створити у воді, еквівалентна 4 мг/мл. Фотографія водного розчину С60HyFn з концентрацією С60 0,22 мг/мл праворуч.

Багатошарові фулерени Редагувати

У 1999 році японсько-російському колективу з Міжнародного центру досліджень матеріалів (Японія) вдалося знайти багатошарові фулерени. Вони були отримані із сажі, шляхом лазерного піролізу бензену. Сажу протягом години випалювали за температури 3000°С у атмосфері аргону. Після прожарювання у вакуумі за температури 1600°С була отримана плівка осаду, яка складалася з молекул фулерену діаметром 8,1 Å та 11,9 Å, що відповідає С80 та С180. Як видно з фотографії, отриманої за допомогою електронного мікроскопа, є молекули, що складаються з кількох шарів. На фото можна побачити два їх різновиди: подвійну сферу діаметром 14 Å та потрійну кулю діаметром 20 Å. Це, на думку авторів досліду, перше спостереження вкладених один в одного фулеренів, т. зв. оніонів (англ. onion). Хоча останнє твердження і суперечливе, оскільки ще в 1980 році Ііджіма спостерігав за допомогою електронної мікроскопії високого розрішення оніоні утворення. Якщо розрахувати діаметри молекул, то виходить, що в першому випадку це С60 всередині С240, а в другому — С80 та С240, вкладені, як матрьошки, в С560. Такі багатошарові фулерени — новий вид вуглецевих кластерів.

Вплив на живі організми Редагувати

Незважаючи на те, що фулерен був відкритий понад 25 років тому, його вплив на живі організми досі залишається невідомим. Хоча теоретично показано, що фулерени не є токсичними, їхня безпечність для людей все ще широко обговорюється. Однак, у квітні 2012 року група французьких вчених оприлюднила статтю з підсумками досліджень на щурах. У статті вказується, що щури, яким щодня давали певну дозу фулерену С60 з оливковою олією, прожили вдвічі довше, ніж щури, які фулерену не вживали. Вважається, що такий ефект спостерігається через те, що фулерени поглинають вільні радикали, які сприяють старінню. Однак ще невідомо чи будуть вони мати такий же ефект у людей.

Див. також Редагувати

Примітки Редагувати

  1. ↑ Слюсар, В.И. (2009). Наноантенны: подходы и перспективы. - C. 58 - 65.. Электроника: наука, технология, бизнес. – 2009. - № 2. с. C. 58 – 65. 
  2. X. Lu, Z. Chen. Curved Pi-Conjugation, Aromaticity, and the Related Chemistry of Small Fullerenes (<C60) and Single-Walled Carbon Nanotubes. Chemical Reviews 105 (10): 3643–3696. doi:10.1021/cr030093d. (англ.)
  3. Froimowitz, Mark (1991). Molecular geometries and heats of formation of С60 and С70 as computed by MM2-87. Journal of Computational Chemistry 12 (9): 1129–1133. doi:10.1002/jcc.540120911. (англ.)
  4. G.V. Andrievsky, M.V. Kosevich, O.M. Vovk, V.S. Shelkovsky, L.A.Vashchenko. On the production of an aqueous colloidal solution of fullerenes // J. Chem. Soc., Chem. Commun. — 1995. — Т. 12. — С. 1281–1282. — DOI:10.1039/C39950001281.(англ.)
  5. G.V. Andrievsky, V.K. Klochkov, A. Bordyuh, G.I. Dovbeshko. Comparative analysis of two aqueous-colloidal solutions of C60 fullerene with help of FTIR reflectance and UV–Vis spectroscopy // Chem. Phys. Letters. — Т. 364, вип. 1-2. — С. 8-17. — DOI:10.1016/S0009-2614(02)01305-2. Процитовано 30.04.2012.(англ.)
  6. G.V. Andrievsky, V.K. Klochkov, L.I. Derevyanchenko. Is the C60 Fullerene Molecule Toxic?! // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. — 2005. — Т. 13, вип. 4. — С. 363-376. — DOI:10.1080/15363830500237267. Процитовано 30.04.2012.(англ.)
  7. ↑ G.V. Andrievsky, V.I. Bruskov, A.A. Tykhomyrov, S.V. Gudkov. Peculiarities of the antioxidant and radioprotective effects of hydrated C60 fullerene nanostuctures in vitro and in vivo // Free Radical Biology & Medicine. — 2009. — Т. 47, вип. 6. — С. 786–793. — DOI:10.1016/j.freeradbiomed.2009.06.016. Процитовано 30.04.2012.(англ.)
  8. Iijima, Sumio (1980). Direct Observation of the Tetrahedral Bonding in Graphitized Carbon Black by High Resolution Electron Microscopy. Journal of Crystal Growth 50: 675–683. doi:10.1016/0022-0248(80)90013-5. 
  9. Kolosnjaj J, Szwarc H, Moussa F. Toxicity studies on fullerenes and derivatives // Advances in Experimental Medicine and Biology. — 2007. — Т. 620. — С. 168-180. — DOI:10.1007/978-0-387-76713-0_13. Процитовано 30.04.2012.[недоступне посилання](англ.)
  10. T. Baati et al. The prolongation of the lifespan of rats by repeated oral administration of 60 fullerene // Biomaterials. — 2012. — Т. 33, вип. 19. — С. 4936-4946. — DOI:10.1016/j.biomaterials.2012.03.036. Процитовано 30.04.2012.(англ.)

Джерела Редагувати

Посилання Редагувати

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Cya stattya mistit neperekladeni fragmenti inozemnoyu movoyu Vi mozhete dopomogti proyektu pereklavshi yih ukrayinskoyu Fulere ni abo bakiboli odna z kilkoh alotropnih modifikacij Karbonu Najvidomishij fuleren molekula C60 yaka maye idealnu formu futbolnogo m yacha 1 Molekula C60 bakibolVid bakibolu C60 sho obertayetsya navkolo osi simetriyi Ikosaedrichnij fuleren C540C60 with isosurface of ground state electron density as calculated with DFTKristali fulerenu C60Vidkriti v 1985 Robertom Kerlom Garoldom Kroto j Richardom Smoli 1 ci molekuli sho skladayutsya tilki z atomiv Karbonu otrimali svoyu nazvu na chest Richarda Bakminstera Fulera arhitektora sho proslavivsya pobudovoyu azhurnih kupoliv Pershovidkrivachi otrimali Nobelivsku premiyu z himiyi v 1996 roci 1 Prirodni fulereni mozhna znajti v sazhi Kristalichna forma fulereniv nazivayetsya fuleritom Zmist 1 Istoriya vidkrittya Fizichni ta himichni vlastivosti 2 Rodinni spoluki j analogi fulerena 2 1 Gidratovanij fuleren HyFn 2 2 Bagatosharovi fulereni 3 Vpliv na zhivi organizmi 4 Div takozh 5 Primitki 6 Dzherela 7 PosilannyaIstoriya vidkrittya Fizichni ta himichni vlastivosti RedaguvatiTermin Fuleren zastosovuyut do shirokogo klasu spoluk iz minimalno mozhlivoyu budovoyu u 60 atomiv vuglecyu sho poyednani kovalentnim zv yazkom u sferichnu molekulu de kozhen atom vuglecyu poyednanij iz troma inshimi utvoryuyuchi p yatikutniki ta shestikutniki na poverhnyah Najbilsha molekula fulerenu skladayetsya iz 560 atomiv vuglecyu dzherelo Najbilsh vivchenoyu molekuloyu fulerenu ye molekula S60 S60 najmenshij fuleren sho vidpovidaye pravilu izolovanogo pentagonu i tomu vin ye najmenshim stijkim fulerenom 2 Vmist S60 najvishij u zazvichaj eksperimentalno otrimuvanij sumishi fulereniv hocha S60 termodinamichno ye najmensh stabilnim sered stijkih fulereniv Jogo entalpiya utvorennya 8 66 kkal atom bilsha za entalpiyu utvorennya napriklad S70 na 0 34 kkal atom 3 Najstijkishoyu alotropnoyu modifikaciyeyu Karbonu za standartnih umov ye grafit z entalpiyeyu utvorennya 0 00 kkal atom Tobto S60 ye kinetichno kontrolovanim produktom v reakciyi utvorennya fulereniv Istoriya vidkrittya fulerenu nezvichajna U 1973 radyanski vcheni D A Bochvar i E N Galperin opublikuvali rezultati kvantovo himichnih rozrahunkiv z yakih viplivalo sho povinna isnuvati stijka forma vuglecyu yaka mistit u molekuli 60 vuglecevih atomiv i ne maye zhodnih zamisnikiv U tij zhe statti bula zaproponovana forma takoyi gipotetichnoyi molekuli Visnovki ciyeyi roboti zdavalisya v toj chas zovsim fantastichnimi Nihto ne mig sobi uyaviti sho taka molekula mozhe isnuvati i tim bilshe ne uyavlyavsya sposib yiyi oderzhannya Cya teoretichna robota trohi viperedila svij chas i bula spochatku prosto zabuta U 1980 h astrofizichni doslidzhennya dozvolili vstanoviti sho v spektrah deyakih zirok tak zvanih chervonih gigantah viyavleni smugi sho vkazuyut na isnuvannya chisto vuglecevih molekul riznogo rozmiru U 1985 anglijski vcheni Garold Kroto i Richard Smolli pochali provoditi doslidzhennya vzhe v zemnih umovah Voni vivchali mas spektri pari grafitu otrimanih pid udarom lazernogo promenya i viyavili sho v spektrah ye dva signali intensivnist yakih nabagato visha nizh vsih inshih Signali vidpovidali masam 720 i 840 sho vkazuvalo na isnuvannya velikih agregativ z vuglecevih atomiv S60 i S70 Mas spektri dozvolyayut ustanoviti lishe molekulyarnu masu chastinki i ne bilsh togo odnak cogo viyavilosya dosit shob fantaziya vchenih zapracyuvala U pidsumku bula zaproponovana struktura bagatogrannika zibranogo z p yati i shestikutnikiv Ce bulo tochne povtorennya strukturi zaproponovanoyi 12 rokiv tomu Bochvarom i Galpernom Svoyu nazvu fulereni otrimali za prizvishem arhitektora Bakminstera Fulera kotrij skonstruyuvav kupol i paviljon SShA na vistavci u Monreali u 1967 roci u viglyadi spoluchenih p yatikutnikiv ta shestikutnikiv Odnak zaradi spravedlivosti neobhidno vidmititi sho podibna forma ye sered populyarnih form Arhimeda Okrim togo zberezhena derev yana model takoyi formi yaku vikonav Leonardo da Vinchi a Ejler otrimav formulu dlya riznih poverhon Nn 6 n 12 s dd de n rozmirnist Nn kilkist bagatokutnikiv rozmirnosti n s harakteristika krivizni poverhni Tak yak s 1 dlya kuli ta s 0 dlya ploshini to iz formuli 1 viplivaye sho dlya utvorennya sferichnoyi poverhni neobhidno 12 p yatikutnikiv n 5 ta dovilna kilkist shestikutnikiv n 6 Klasichnim vvazhayetsya fuleren sho skladayetsya z 60 atomiv Karbonu S60 U jogo molekuli atomi Karbonu utvoryuyut 12 p yatichlennih ta 20 shestichlennih cikliv prichomu p yatichlenni cikli povnistyu rozmezhovani shestichlennimi i ne mayut spilnih atomiv Yakijs chas fuleren buv dostupnij lishe v kilkostyah dostatnih dlya spektralnih doslidzhen ale ne himichnih Oderzhati fuleren u pomitnih kilkostyah vdalosya D Haffmanu i V Kretchmeru sho proveli viparyuvannya grafitu za dopomogoyu elektrichnoyi dugi v atmosferi geliyu Sazha sho utvoryuyetsya v comu procesi bula proekstragovana benzolom Z rozchinu vidilili spoluki sho mayut sumish S60 i S70 Druga spoluka utvoryuyetsya v kilkostyah priblizno v shist raziv menshih nizh persha i tomu osnovna masa doslidzhen provoditsya z S60 Opisanij sposib oderzhannya fulerenu z timi chi inshimi tehnologichnimi variaciyami na sogodni vse she yedinij Vmist fulereniv u sazhi yaka utvoryuyetsya dosyagaye 44 Isnuyut shemi sintezu fulerenu zasobami organichnoyi himiyi ale voni poki sho ne realizovani U katalogah himichnih reaktiviv rechovina S60 maye nazvu bakminsterfuleren himiki chastishe nazivayut jogo prosto fulerenom Ye j insha obrazna nazva futbolen Podibnist z pokrishkoyu futbolnogo m yacha ochevidna Isnuye she gibrid oboh nazv bakibol 1 Vidkrittya fulerenu bukvalno prigolomshilo himikiv Zdavalosya sho pro elementarnij vuglec vidomo praktichno use Vid inshih alotropnih modifikacij vuglecyu fuleren vidriznyayetsya nasampered tim sho ce individualni kincevi molekuli sho mayut zamknutu formu Fuleren na vidminu vid vidomih ranishe troh form vuglecyu rozchinnij v organichnih rozchinnikah benzol geksan sirkovuglec Z rozchiniv fuleren kristalizuyetsya u vidi dribnih temno korichnevih kristaliv Dlya rentgenostrukturnogo analizu voni ne pridatni tomu sho cherez sferichnu formu molekul yihnya struktura nevporyadkovana Pobachiti molekulu fulerena svoyimi ochima vdalosya daleko ne vidrazu lishe pislya togo yak buv otrimanij produkt vzayemodiyi fulerena z tetraoksidom osmiyu OsO4 u prisutnosti tretbutilpiridinu yakij dobre kristalizuyetsya Chotirivalentnist vuglecyu u formuli fulerena povnistyu vikonuyetsya Pravilnishe zobrazhuvati fuleren u viglyadi karkasa z prostimi korotkimi zv yazkami sho cherguyutsya ale chastishe zastosovuyut sproshene zobrazhennya de karkas skladayetsya z odinarnih risok She odna nezvichajna strukturna osoblivist fulerenu polyagaye v tomu sho jogo molekula maye vnutrishnyu porozhninu diametr yakoyi priblizno 0 5 nm Zovnishnij diametr samoyi molekuli 0 71 nm Vnutrishnij diametr prirodno menshe zovnishnogo oskilki atomi vuglecyu i yihni elektronni obolonki tezh mayut pevnij rozmir Fuleren vinyatkovo stijka spoluka U kristalichnomu viglyadi vin ne reaguye z kisnem povitrya stijkij do diyi kislot i lugiv ne plavitsya do temperaturi 360 S Himichni vlastivosti znahodyatsya v povnij zgodi zi zgadanimi vishe strukturnimi osoblivostyami fuleren ne vstupaye v reakciyi harakterni dlya aromatichnih spoluk Nemozhlivi reakciyi zamishennya tomu sho v atomiv vuglecyu nemaye niyakih bichnih zamisnikiv Dostatnya kilkist izolovanih kratnih zv yazkiv dozvolyaye vvazhati fuleren poliolefinovoyu sistemoyu Dlya nogo najtipovishim ye priyednannya po kratnomu zv yazku Fuleren ye yaskravo virazhenim akceptorom elektroniv i pri diyi silnih vidnovnikiv luzhni metali mozhe prijmati do shesti elektroniv utvoryuyuchi anion S606 Krim togo vin legko priyednuye nukleofili i vilni radikali Pri vidnovlenni luzhnimi metalami napriklad ceziyem chi rubidiyem vidbuvayetsya perenesennya elektrona vid atoma metalu do fulerenu Spoluki sho utvoryuyutsya mayut nizkotemperaturnu nadprovidnist kritichna temperatura poyavi nadprovidnosti 33K Rodinni spoluki j analogi fulerena RedaguvatiDlya fulerena ye she odna mozhlivist utvoryuvati spoluki vikoristovuyuchi vnutrishnyu porozhninu vuglecevoyi kuli diametr yakoyi dostatnij shob u nij mig rozmistitisya atom metalu chi nevelika molekula Takim chinom vidkrivayetsya shlyah do oderzhannya himichnih spoluk zovsim novogo tipu de atom mehanichno utrimuyetsya useredini zamknenogo seredovisha Sposib vvedennya atoma metalu u vnutrishnyu porozhninu fulerenu praktichno ne vidriznyayetsya vid sposobu oderzhannya samogo fulerenu Grafit pered viparovuvannyam prosochuyut solyami metaliv U produktah reakciyi viyavleni spoluki skladu S60La S60Y S60U Useredinu zazdalegid sformovanoyi porozhnini kriz stinku udalosya poki vvesti lishe atom geliyu zavdyaki jogo nevelikim rozmiram shlyahom bombarduvannya fulerena ionami geliyu v gazovij fazi nbsp nbsp nbsp nbsp 20 fullerene dodecahedral graph 26 fullerene graph 60 fullerene truncated icosahedral graph 70 fullerene graphRodinni spoluki j analogi fulerena poki sho nechislenni Najvidomishij analog S70 buv otrimanij praktichno odnochasno z S60 Oderzhannya jogo v chistomu viglyadi pov yazane z velikimi trudnoshami tomu vin vivchenij menshe Za formoyu vin blizkij do elipsoyida i cherez zlegka vityagnutu formu oderzhav nazvu regbibol Takim chinom prodovzhenij stil nazv fulerena S60 futbolen bakibol Rozmiri osej elipsoyida 0 788 i 0 682 nm Nagadayemo sho u fulerena S60 usi vershini ekvivalentni a zv yazki mizh nimi tilki dvoh tipiv prosti i podvijni U regbiboli ye vershini p yati tipiv napriklad vershini de shoditsya tri shestikutni grani Dovzhina zv yazku maye visim znachen v intervali 0 138 0 146 nm Takim chinom rozstaviti odnoznachno v strukturi podvijni i prosti zv yazki nemozhlivo Na podovzhenih kincyah yajcepodibnoyi molekuli znahodyatsya dvi p yatikutni grani Do nih primikayut najbilshe reakcijnozdatni zv yazki za vlastivostyami blizki do kratnih Osoblivu grupu utvoryuyut tak zvani fulerenovi trubki tubuleni yaki yavlyayut soboyu porozhni cilindrichni utvorennya zibrani iz shestikutnikiv i yaki mayut yak pravilo na kinci sferichnu krishku sho vklyuchaye p yatikutni grani Za kimnatnoyi temperaturi fulereni S60 i S70 ne reaguyut iz takimi molekulami oksid azotu kisen oksid sirki Popri ce bulo zafiksovano ryad novih himichnih reakcij iz fulerenami Otrimano i oharakterizovano najprostishij digidrovanij fuleren iz dvoma vodnyami S60N2 Sintezovani galogenopohidni fulereniv Pryamim priyednannyam fluoru otrimana seriya S60Fh ta S70Fy de h menshe abo dorivnyuye 48 a u menshe abo dorivnyuye 56 Provedene hloruvannya ta bromuvannya fulereniv Hloruvannya provoditsya u nagritih do 250 S trubkah Yak pravilo priyednuyetsya 24 atomi hloru Za temperaturi 400 S polihlorfulereni dehloruyutsya u vihidnij fuleren Takim chinom mozhna konstatuvati sho vidkrittya fulerenu znamenuvalo poyavu klasu spoluk yaki yavlyayut soboyu novu nezvichajnu formu elementnogo vuglecyu Ce zamknuti karkasi protyazhni cilindrichni chi bagatosharovi utvorennya zdatni do himichnih peretvoren yak na zovnishnij poverhni tak i u vnutrishnij porozhnini Gidratovanij fuleren HyFn Redaguvati nbsp vodnij rozchin C60HyFn dd Gidratovanij fuleren S60 C60HyFn ce micnij visokogidrofilnij supramolekulyarnij kompleks sho skladayetsya z molekuli fulerena S60 uv yaznenoyi u pershu gidratnu obolonku yaka mistit 24 molekuli vodi C60 H2O 24 Gidratna obolonka utvoryuyetsya vnaslidok donorno akceptornoyi vzayemodiyi nepodilenih par elektroniv kisnyu molekul vodi z elektron akceptornimi centrami na poverhni fulerena Pri comu molekuli vodi oriyentovani poblizu poverhni fulerena zv yazani mizh soboyu ob yemnoyu sitkoyu vodnevih zv yazkiv Rozmir C60HyFn 1 6 1 8 nm U toj zhe chas maksimalna koncentraciya S60 u viglyadi C60HyFn yaku vdalosya stvoriti u vodi ekvivalentna 4 mg ml 4 5 6 7 Fotografiya vodnogo rozchinu S60HyFn z koncentraciyeyu S60 0 22 mg ml pravoruch Bagatosharovi fulereni Redaguvati nbsp U 1999 roci yaponsko rosijskomu kolektivu z Mizhnarodnogo centru doslidzhen materialiv Yaponiya vdalosya znajti bagatosharovi fulereni Voni buli otrimani iz sazhi shlyahom lazernogo pirolizu benzenu Sazhu protyagom godini vipalyuvali za temperaturi 3000 S u atmosferi argonu Pislya prozharyuvannya u vakuumi za temperaturi 1600 S bula otrimana plivka osadu yaka skladalasya z molekul fulerenu diametrom 8 1 A ta 11 9 A sho vidpovidaye S80 ta S180 Yak vidno z fotografiyi otrimanoyi za dopomogoyu elektronnogo mikroskopa ye molekuli sho skladayutsya z kilkoh shariv Na foto mozhna pobachiti dva yih riznovidi podvijnu sferu diametrom 14 A ta potrijnu kulyu diametrom 20 A Ce na dumku avtoriv doslidu pershe sposterezhennya vkladenih odin v odnogo fulereniv t zv onioniv angl onion Hocha ostannye tverdzhennya i superechlive oskilki she v 1980 roci Iidzhima sposterigav za dopomogoyu elektronnoyi mikroskopiyi visokogo rozrishennya onioni utvorennya 8 Yaksho rozrahuvati diametri molekul to vihodit sho v pershomu vipadku ce S60 vseredini S240 a v drugomu S80 ta S240 vkladeni yak matroshki v S560 Taki bagatosharovi fulereni novij vid vuglecevih klasteriv Vpliv na zhivi organizmi RedaguvatiNezvazhayuchi na te sho fuleren buv vidkritij ponad 25 rokiv tomu jogo vpliv na zhivi organizmi dosi zalishayetsya nevidomim Hocha teoretichno pokazano sho fulereni ne ye toksichnimi 9 yihnya bezpechnist dlya lyudej vse she shiroko obgovoryuyetsya Odnak u kvitni 2012 roku grupa francuzkih vchenih 10 oprilyudnila stattyu z pidsumkami doslidzhen na shurah U statti vkazuyetsya sho shuri yakim shodnya davali pevnu dozu fulerenu S60 z olivkovoyu oliyeyu prozhili vdvichi dovshe nizh shuri yaki fulerenu ne vzhivali Vvazhayetsya sho takij efekt sposterigayetsya cherez te sho fulereni poglinayut vilni radikali yaki spriyayut starinnyu 7 Odnak she nevidomo chi budut voni mati takij zhe efekt u lyudej Div takozh RedaguvatiVuglec Grafen Vuglecevi nanotrubki Fuleriti Nanotehnologiyi NanocarPrimitki Redaguvati a b v g Slyusar V I 2009 Nanoantenny podhody i perspektivy C 58 65 Elektronika nauka tehnologiya biznes 2009 2 s C 58 65 X Lu Z Chen Curved Pi Conjugation Aromaticity and the Related Chemistry of Small Fullerenes lt C60 and Single Walled Carbon Nanotubes Chemical Reviews 105 10 3643 3696 doi 10 1021 cr030093d angl Froimowitz Mark 1991 Molecular geometries and heats of formation of S60 and S70 as computed by MM2 87 Journal of Computational Chemistry 12 9 1129 1133 doi 10 1002 jcc 540120911 angl G V Andrievsky M V Kosevich O M Vovk V S Shelkovsky L A Vashchenko On the production of an aqueous colloidal solution of fullerenes J Chem Soc Chem Commun 1995 T 12 S 1281 1282 DOI 10 1039 C39950001281 angl G V Andrievsky V K Klochkov A Bordyuh G I Dovbeshko Comparative analysis of two aqueous colloidal solutions of C60 fullerene with help of FTIR reflectance and UV Vis spectroscopy Chem Phys Letters T 364 vip 1 2 S 8 17 DOI 10 1016 S0009 2614 02 01305 2 Procitovano 30 04 2012 angl G V Andrievsky V K Klochkov L I Derevyanchenko Is the C60 Fullerene Molecule Toxic Fullerenes Nanotubes and Carbon Nanostructures 2005 T 13 vip 4 S 363 376 DOI 10 1080 15363830500237267 Procitovano 30 04 2012 angl a b G V Andrievsky V I Bruskov A A Tykhomyrov S V Gudkov Peculiarities of the antioxidant and radioprotective effects of hydrated C60 fullerene nanostuctures in vitro and in vivo Free Radical Biology amp Medicine 2009 T 47 vip 6 S 786 793 DOI 10 1016 j freeradbiomed 2009 06 016 Procitovano 30 04 2012 angl Iijima Sumio 1980 Direct Observation of the Tetrahedral Bonding in Graphitized Carbon Black by High Resolution Electron Microscopy Journal of Crystal Growth 50 675 683 doi 10 1016 0022 0248 80 90013 5 Kolosnjaj J Szwarc H Moussa F Toxicity studies on fullerenes and derivatives Advances in Experimental Medicine and Biology 2007 T 620 S 168 180 DOI 10 1007 978 0 387 76713 0 13 Procitovano 30 04 2012 nedostupne posilannya angl T Baati et al The prolongation of the lifespan of rats by repeated oral administration of 60 fullerene Biomaterials 2012 T 33 vip 19 S 4936 4946 DOI 10 1016 j biomaterials 2012 03 036 Procitovano 30 04 2012 angl Dzherela RedaguvatiHirsch A Brettreich M Fullerenes Chemistry and Reactions WILEY VCH Verlag GmbH amp Co KGaA Weinheim 2005 angl V I Saranchuk M O Ilyashov V V Oshovskij V S Bileckij Osnovi himiyi i fiziki goryuchih kopalin Doneck Shidnij vidavnichij dim 2008 s 600 ISBN 978 966 317 024 4 Efremkin A F Ivanov V B Romanyuk A P Shibanov V V Strukturnye osobennosti dienstirolnyh termoelastoplastov modificirovannyh monomerami Zh VMS A 1990 T 32 9 s 1995 2001 Ivanov V B Romanyuk A P Shibanov V V Kinetika polimerizacii v dienstirolnyh blok sopolimerah Zh VMS 1993 g T 35 2 s 119 124 Van Chin Syan Yu Ya Romanyuk O P Doslidzhennya posharovoyi polimerizaciyi trikomponentnih sistem na osnovi termoelastoplastu Zh Visnik NU Lvivska politehnika 426 Lviv 2001 r s 24 28 Fullereny i struktury ugleroda Uspehi fizicheskih nauk t 165 9 Sentyabr 1995 g S 977 1009 Slyusar V I 2009 Nanoantenny podhody i perspektivy C 58 65 Elektronika nauka tehnologiya biznes 2009 2 s C 58 60 Posilannya RedaguvatiFULERENI Farmacevtichna enciklopediya Fulereni Universalnij slovnik enciklopediya 4 te vid K Teka 2006 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Fulereni amp oldid 38789081