Аллотропия углерода

Аллотропия
углерода
Выполнила:
Аникеева Евгения
554 группа
Аллотропия (от греч. Allos - иной, tropos
- поворот, свойство) существование
одного и того же элемента в виде
различных по свойствам и строению
структур.
Углерод был признан Лавуазье в конце
XVIII в. и получил свое название (Carboneum)
от латинского слова carbo – уголь.
sp-Гибридизация (линейная) :
Одна s- и одна р-орбиталь смешиваются, образуя две равноценные spорбитали, расположенные под углом 180°, т.е. на одной оси.
Гибридные sp-орбитали участвуют в образовании двух s-связей. Две р-орбитали не
гибридизованы и расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях:
sp2-Гибридизация (плоскостно-тригональная) :
Одна s- и две p-орбитали смешиваются, и образуются три
равноценные sp2-гибридные орбитали, расположенные в одной
плоскости под углом 120° (выделены синим цветом). Они могут
образовывать три s-связи. Третья р-орбиталь остается
негибридизованной и ориентируется перпендикулярно плоскости
расположения гибридных орбиталей.
sp3-Гибридизация (тетраэдрическая) :
Одна s- и три р-орбитали смешиваются, и образуются четыре
равноценные по форме и энергии sp3-гибридные орбитали.
Схематическое изображение трех основных
аллотропных форм углерода.
Смешанные гипотетические формы: плоскостной “графин”; трехмерная сетка
“металлического углерода”; “супералмаз” и карбино-алмазный гибрид (слоистоцепочечный углерод).
Промежуточные
формы
углерода:
углеродные
моноциклы
и
замкнутокаркасные
структуры.
Графит (от греч. — пишу) — минерал из
класса самородных элементов.
Кристаллическая структура графита.
Алмаз – минерал, одна из аллотропных форм
углерода.
Фрагмент кристаллической решетки алмаза.
Октаэдрический кристалл алмаза.
Сканирующий электронный микроскоп.
Первый синтетический алмаз получил Анри Муассан.
Алмаз «Леонид Васильев» весом 54,05 карат.
Карбин — аллотропная форма углерода на
основе sp-гибридизации углеродных атомов.
Фуллерены — молекулярные соединения,
представляющие собой выпуклые замкнутые
многогранники, составленные из четного числа
трехкоординированных атомов углерода.
В 1985 году группа исследователей – Роберт Керл,
Харолд Крото, Ричард Смолли, Хит и О’Брайен –
открыли фуллерены С60 и С70.
Схема установки для получения
фуллеренов.
1 – графитовые электроды;
2 – охлаждаемая медная шина;
3 – медный кожух;
4 – пружины.
Наномашина на основе фуллеренов.
Макромолекулярные наностратостат и
нанодирижабль.
Модель взаимодействия ДНК с молекулой
фуллерена С60.
Углеродные нанотрубки — протяженные цилиндрические
структуры диаметром от одного до нескольких десятков
нанометров и длиной до нескольких микрометров состоят
из одной или нескольких свернутых в трубку
гексагональных графитовых плоскостей (графенов) и
заканчиваются обычно полусферической головкой.
Схема установки для получения нанотрубок.
1 – катод; 2 – анод;
3 – слой осадка, содержащего нанотрубки; 4 – плазма дуги.
Электронно-микроскопический
снимок углеродных нанотрубок.
Транзисторы на углеродных
нанотрубках.
Применений нанотрубок в
компьютерной индустрии.
Сверхточный детектор массы и силы на
основе нанотрубки.
Графен — пленка толщиной в атом.
Графеновый транзистор.
Литература:











http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/NATURE/08_03/ALLO.HTM
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D1%80%
D0%BE%D0%B4
http://commons.wikimedia.org/wiki/Graphite?uselang=ru
http://www.google.com/search?hl=ru&q=%D0%B0%D0%BB%D0%BC%D0%
B0%D0%B7&lr=
http://images.google.ru/images?svnum=10&um=1&hl=ru&lr=&q=%D0%BA%
D0%B0%D1%80%D0%B1%D0%B8%D0%BD
http://images.google.ru/images?q=%D1%84%D1%83%D0%BB%D0%BB%D0
%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D1%8B&ndsp=20&svnum=10&um=1&hl=
ru&lr=&start=80&sa=N
http://images.google.ru/images?q=%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D1
%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B5+%D0%BD%D0%B0%
D0%BD%D0%BE%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%BA%D0%B8&s
vnum=10&um=1&hl=ru&start=20&sa=N&ndsp=20
http://brd.dorms.spbu.ru/nanotech/print.php?sid=44
http://images.google.ru/images?q=%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%
B5%D0%BD&svnum=10&um=1&hl=ru&lr=&start=20&sa=N&ndsp=20
http://www.hemi.nsu.ru/ucheb138.htm
http://ktf.krk.ru/courses/fulleren/g1.htm