Аллотропные модификации углерода: фуллерены, графен, углеродные нанотрубки: строение, свойства, способы получения

курсовая работа

7. Фуллерены

Фуллерены - полициклические полые структуры сферической формы, состоящие из атомов углерода, связанных в шести- и пятичленные циклы. Это новая модификация углерода, для которой, в отличие от других известных модификаций (алмаза, графита, карбина, графена), характерна не полимерная, а молекулярная структура.

Свое название эти вещества получили по имени американского инженера и архитектора Ричарда Букминстера Фуллера, конструировавшего полусферические архитектурные сооружения, состоящие из шести- и пятиугольников.

Первоначально возможность существования структуры, состоящей из 60 углеродных атомов (C60-фуллерена), была обоснована теоретически (Д.А. Бочвар, Е.Н. Гальперин, СССР, 1978 г.). В 1980-х гг. астрофизическими исследованиями установлено присутствие чисто углеродных молекул различного размера на некоторых звездах ("красных гигантах"). Впервые фуллерены C60 и C70 были синтезированы в 1985 г. Х. Крото и Р. Смолли из графита под действием лазера (Нобелевская премия по химии, 1996 г). Получить C60-фуллерен в количествах, достаточных для исследований, удалось в 1990 г Д. Хаффману и В. Кретчмеру, которые провели испарение графита с помощью электрической дуги в атмосфере гелия.

В 1992 г. были обнаружены природные фуллерены в углеродном минерале - шунгите (свое название этот минерал получил от названия поселка Шуньга в Карелии) и других докембрийских породах. Здесь вблизи Онежского озера залегают уникальные минеральные породы, именуемые шунгитами, возраст которых составляет около двух миллиардов лет. Шунгиты содержат до 90% чистого углерода, в том числе примерно одну сотую долю процента в виде фуллерена. Возможно, происхождение этого минерала как раз и объясняется падением большого углеродного метеорита.

Здесь с незапамятных времен существует целебный источник, вблизи которого Петр I построил первый в России курорт «Марциальные воды». Сотни лет люди пользовались чудесным родником, протекавшим сквозь шунгитовые породы, для избавления от своих болезней, не зная причину его лечебных свойств. Однако его воду нельзя разлить в бутылки и использовать по мере надобности -- уже через несколько часов она теряет свою целебность. Возможно, что недолговечность целебных свойств марциальных вод и объясняется тем, что проходя через шунгитовые породы, которые содержат фуллерены и фуллереноподобные образования, вода не растворяет их, а лишь на некоторое время «насыщается» их структурой. При этом образуются гидратированные молекулы фуллеренов, которые легко теряют водную оболочку. Украинские ученые изучают антиоксидантные свойства водных растворов фуллеренов, которые могут нейтрализовать вредное воздействие свободных радикалов на организм человека, и, значит, помогают омолаживать организм.

Делись добром ;)