Көміртекті материалдардың жалпы жіктелуі. Фуллерендердің құрылысы, номенклатурасы, қасиеттері

Лекция 2 Көміртекті материалдардың жалпы жіктелуі. Фуллерендердің құрылысы, номенклатурасы, қасиеттері.

ФУЛЛЕРЕНДЕР ҚҰРЫЛЫCЫ ЖӘНЕ НОМЕНКЛАТУРАСЫ

Көміртектің сфералық жоғары симметриялық құрылымдары бар болуы мүмкіндігі туралы болжамдарды 1970 ж.  жапон ғалымы Осава мен Иошида айтып кеткен болатын. Тәжірибе жүзінде фуллерендерді алғаш рет Д.Р. Хуффман мен оның қызметкерлері графитті электрдоғалық айдау кезінде алған болатын. 1983 ж. бұл топ «екіөркешті спектрді» баспаға шығарған, алайда ол түсіндірілмеген болатын. Фуллерендердің авторлары болып ағылшын ғалымдары (1985 ж.) Х.Крото мен Р.Е. Смолли бастаған американдық ғалымдар тобы есептеледі. Олар графитті лазерлі буландыру нәтижесінде домалақтанған бөлшектер С60 және С70 түзілетінін тапқан және оларды архитектор Ричард Бакминстер Фуллердің құрметіне бакминстерфуллерендер (қысқаша бакибол) деп атауды ұсынған. Құрылымдық талдау нәтижесінде С60 молекуласы футбол добының формасына, ал С70 молекуласы регбий добының формасына ұқсас екендігі анықталған. Фуллерендерді бөлшектердің сызбалық көрінісі ИЮПАК ұсынысы бойынша фуллерендер дегеніміз үш рет координирленген көміртек атомдарынан ғана тұратын тұйық сфера тәрізді көпбұрыштар, олар 12 пентагональді және (n-10)/2 гексагональді (n>20) бұрыштардан тұрады. Олар фуллерен, фуллерен және т.б. деп аталады. Кез-келген үш рет координацияланған көміртектен құралған тұйық сфералық көпбұрыштар квазифуллерендер деп аталынды. Оқшауланған бесбұрыштар ережесі бойынша молекула құрамындағы бесбұрыштар өзара байланыспаған молекулалардың тұрақтылығы жоғары болады. Ең кіші фуллерен 32 көміртек атомынан тұрады деп есептелінеді. Құрамы 60-тан аз көміртек атомдарынан тұратын фуллерендер тұрақсыз, ал 35 С60 ең тұрақты фуллерен болып есептелінеді. С60 молекуласындағы әрбір көміртек екі алтыбұрыш және бір бесбұрыштың түзілуіне қатысады. Көміртектің дөңгелектенген формалары құрамында 60-тан аз және 70-тен көп атомдар болуы мүмкін. Соның ішінде , бүгінде құрамында Сn n=28, 42, 52, 58, 70, 76, 82, 84, 90, 92, 98, 100, 180, 190, 240, 540 және тіпті 960 көміртек атомдары бар фуллерендер анықталынған. Қазіргі таңда, үлкен көлемде С60 фуллерендерден басқа 70, 76, 78, 82, 84, 90, 94, 96 атомдары бар фуллерендер де синтезделген. Анықтама бойынша С60 фуллерен молекуласы 12 пентагон және 20 гексагоннан құралған, икосаэдрге ұқсас көпбұрыштардың төбелерінде орналасқан көміртек атомдарынан тұрады.