Хімія майбутнього. Вуглецеві каркасні системи.

Хімія майбутнього. Вуглецеві каркасні структури. Виконавець: Шавалда Олександр Іванович. Учень 9 класу ЗОШ №6 м. Мелітополя. Керівник: Черкасова Любов Василівна. Вчитель хімії вищої категорії, вчитель – методист ЗОШ №6 м. Мелітополя

План презентаціїІсторія відкриття вуглецевих каркасних структур Види фулеренів, їх будова Фізичні властивостіЗастосування фулеренів і нанотрубок. Висновки. Джерела

Фулерени. Нанотрубки

Історія відкриття. У 1985 р. фулерени відкрито групою англо-американських вчених: Гарольд Крото. Роберт Керл. Річард СмолліУ 1996 р. їм була присуджена Нобелевська премія з хімії

Сенсація відкриття. Нові сполуки вуглецю мали сферичну будову;Атоми Карбону розташовані на сферичній поверхні, а всередині – пустота;Це відкриття за значенням прирівняли з відкриттям Америки Колумбом;Назва дана на честь американського архітектора Р. Б. Фуллера, який будував архітектурні споруди – «геодезичні куполи». Фулерени за своєю будовою подібні до цих конструкцій.

Будова фулеренів. Фулерени – нова форма, на відміну від інших алотропних модифікацій Карбону є молекулярною формою його існування. Виразів “молекула алмазу”, “молекула графіту” не існує, а “молекула фулерена” – це те, що можливо. Атоми C в молекулі фулерена розташовані на вершинах випуклих багатогранників, складених із шестикутних і п’ятикутних граней. Найбільш стійка молекула C60, має 12 п’ятикутних і 20 шестикутних граней.

Види фулеренів

Фізичні властивості фулеренів. Висока механічна міцність на розтягування і стискання. Під дією механічних чинників нанотрубки перебудовуються. Провідники і напівпровідники. Магнітні і оптичні властивості

Застосування фулеренів. Мікроскопічні ваги. Діють на основі коливальних процесів. Міцні мікроскопічні стержні і нитки. Виробництво голок діаметром декілька атомів для мікроскопічних досліджень. Мікроскопічні контейнеридля перевезення хімічноактивних речовин. Виробництво напівпровідникових гетеро структур, типу «метал/напівпровідник»

Сферичні молекули фулеренів мають внутрішню пустоту, куди можна вставити інший атом або молекулу. Добуто фулерени з атомами Бору, солями металів. Перспектива: зберігання отруйних радіоактивних матеріалів. Молекула води всередині фулерена

Медицина і фармакологіяІдея створення протиракових препаратів на основі «фаршированих» фулеренів всередині яких знаходяться радіоактивні ізотопи. Гідроксильний фулерен. С60(ОН)26 добре розчиняється у воді. Має більш високу антиоксидантну активність, чим вітаміни «А» і «E». Такі фулерени збирають на своїй поверхні декілька радикалів, які самознищуються.

Відкриття нанотрубок. У 1991 році японський вчений Суімо Іджима відкрив наночастинки, тісно зв'язані з фулеренами – вуглецеві нанотрубки, що є графітовою площиною, згорнуту у вигляді циліндру, закриті на кінцях полусферами фулеренів C60

Властивість. Застосування. Висока проводимість і термостійкість, хімічна стабільність. Мікроелектроніка, мікросхеми, транзистори, тонкі дисплеїПідвищена стійкість до зношування. Машинобудування. Антикорозійні, легкіАвіабудівництво. Капілярні ефекти. Безпечне зберігання водню для двигунів внутрішнього згорання. Висока пружність. Створення композиційних матеріалів, що забезпечать високу міцність при надвисоких деформаціях; тканин для одягу пожежників та комсонавтів. Застосування нанотрубок на основі властивостей

Джерела. Е. А. Кац. Фулерени, вуглецеві нанотрубки і нанокластери. М.20092. А. В. Елецкий, Б. Н. Смирнов. Фуллерены и структуры углерода. 1995. www.ufn.ru/ru/articles/1995/9/a/similar.html 3. А. А. Лысенко, О. В. Асташкина, А. А. Петров. Фуллерен – аллотропная модификация углерода. 2006. www.sutd.ru/publish/thvmikm/full.doc 4. А. Я. Борщевский, И. Н. Иоффе, Л. Н. Сидоров, С. И. Троянов, М. А. Юровская. Фуллерены. 2007. www.nanometer.ru/2007/06/28/fullereni_3660.html 5. Фуллерены и перспективы их применение в биологии и медицине.2012. www.goldenline4u.ru/index.php 6. А. Д. Орлов. Шунгит – камень чистой воды. 2010. www.zaonego.ru/shungit.html 7. Фуллерены в нанотехнологиях. www.tecurate.ru/?p=5508 8. Углеродные нанотрубки: свойства и применение.2008 www.nanometer.ru/2008/04/18/karbododekaedr_42038.html 9. Ю. Арцутанов – отец космического лифта. 2006 www.epizodsspace.no-ip.org/bibl/pervushin/artsutanov/int.html

Висновок. Ми бачимо, що нещодавно відкриті фулерени і нанотрубки мають такі властивості, які дозволять людству на їх основі створити нові матеріали й апарати, і зроблять наше життя більш приємним та захищеним. Вуглець – основа життя і цілком можливо, що новітні матеріали допоможуть людині у боротьбі з хворобами й іншими проблемами. Життя на Землі стане більш безпечним комфортним і радісним.