Slajd 1
Alotropske modifikacije
Slajd 2
Pozicija u periodnom sistemu
Karbogenijum ugljenik je 6. element u periodnom sistemu. Nalazi se u glavnoj podgrupi četvrte grupe, drugi period. Ugljik je tipičan nemetal.
Slajd 3
Biti u prirodi
Trenutno je poznato više od milion jedinjenja ugljenika sa drugim elementima. Njihovo proučavanje čini čitavu nauku – organsku hemiju. U isto vrijeme, naučnici su počeli proučavati svojstva čistog ugljika relativno nedavno - prije otprilike 20 godina.
Slajd 4
Ugljenik je na 17. mjestu po obilju u zemljinoj kori - 0,048%. Ali uprkos tome, igra veliku ulogu u živoj i neživoj prirodi.
Slajd 5
Ugljik je dio organskih tvari u biljkama i živim organizmima i dio je DNK. Sadrži u mišićnom tkivu - 67%, koštanom tkivu - 36% i ljudskoj krvi (ljudsko tijelo težine 70 kg u prosjeku sadrži 16 kg fiksnog ugljika).
Slajd 6
Besplatan ugljik
U slobodnom obliku, ugljenik se nalazi u nekoliko alotropnih modifikacija - dijamant, grafit, karbin i izuzetno retko fulereni. U laboratorijama su sintetizirane i mnoge druge modifikacije: novi fulereni, nanocijevi, nanočestice itd.
Slajd 7
Slajd 8
Slajd 9
Model fulerena C60
Slajd 10
Sve je to čisti ugljenik
Slajd 11
Dijamant je bezbojna, prozirna supstanca koja se jako lomi. Dijamant je tvrđi od svih supstanci koje se nalaze u prirodi, ali je i prilično krhak. Toliko je tvrd da će izgrebati većinu materijala.
Struktura dijamanta
Slajd 12
Gustina dijamanta je 3,5 g/cm3, tmelt=3730S, tboil=4830oS. Dijamant se može dobiti iz grafita pri p > 50 hiljada atm. i to = 1200°C U dijamantu, svaki 4-valentni atom ugljika je vezan za drugi atom ugljika kovalentnom vezom, a broj takvih atoma vezanih u okvir je izuzetno velik.
Slajd 13
Kontinuirana trodimenzionalna mreža kovalentnih veza, koju karakteriše velika čvrstoća, određuje mnoga svojstva dijamanta, kao što su loša toplotna i električna provodljivost, kao i hemijska inertnost. Dijamanti su vrlo rijetki i vrijedni, njihova težina se mjeri u karatima (1 karat = 200 mg). Brušeni dijamant se naziva dijamant.
Čuveni dijamant Kohinoor
Slajd 14
Grafit je alotropna modifikacija ugljenika koja je stabilna u normalnim uslovima, ima sivo-crnu boju i metalni sjaj, mastan je na dodir, veoma je mekan i ostavlja crne tragove na papiru.
Grafitna struktura
Slajd 15
Atomi ugljika u grafitu su raspoređeni u odvojene slojeve formirane od ravnih šesterokuta. Svaki atom ugljika u ravnini okružen je s tri susjedna, smještena oko njega u obliku pravilnog trokuta.
Slajd 16
Grafit se odlikuje manjom gustinom i tvrdoćom, a grafit se također može podijeliti na tanke ljuspice. Vage se lako lijepe za papir, zbog čega su olovke napravljene od grafita. Unutar heksagona postoji tendencija metalizacije, što objašnjava dobru toplotnu i električnu provodljivost grafita, kao i njegov metalni sjaj.
Grafitna elektroda
Slajd 17
Karbin je početkom 60-ih nabavio V.V. Korshak, A.M. Sladkov, V.I. Kasatočkin, Yu.P. Kudryavtsev. Carbyne ima kristalnu strukturu u kojoj su atomi ugljika povezani naizmjeničnim jednostrukim i trostrukim vezama.
Struktura karabina
Slajd 18
Izgleda kao crni, fino kristalni prah, ali može postojati i kao bijela supstanca srednje gustine. Carbyne ima poluprovodna svojstva kada je izložen svjetlosti, njegova provodljivost se naglo povećava.
Slajd 19
Zbog postojanja različitih tipova veza i različitih načina polaganja lanaca atoma ugljika u kristalnoj rešetki, fizička svojstva karbina mogu uvelike varirati. Kasnije je karabin pronađen u prirodi u obliku inkluzija u prirodnom grafitu sadržanom u mineralu haoitu, kao iu meteoritnoj materiji.
Slajd 20
Drugi oblici ugljika
Poznati su i drugi oblici ugljenika, kao što su ugalj, koks i čađ. Ali svi ovi oblici su kompoziti, odnosno mješavina malih fragmenata grafita i dijamanta.
Slajd 21
Fullereni
Fulereni su klasa hemijskih jedinjenja čiji se molekuli sastoje samo od ugljika, čiji je broj atoma paran, od 32 do više od 500, njihova struktura je konveksni poliedri, izgrađeni od pravilnih peterokuta i šesterokuta.
Fulleren C70
Slajd 22
Porijeklo pojma "fuleren" povezuje se s imenom američkog arhitekte Richarda Buckminstera Fullera, koji je dizajnirao hemisferne arhitektonske strukture koje se sastoje od šesterokuta i peterokuta.
Fuller Dome
Slajd 23
Za razliku od prva dva, grafita i dijamanta, čija je struktura periodična rešetka atoma, treći oblik čistog ugljika je molekularni. To znači da minimalni element njegove strukture nije atom, već molekula ugljika, koja je zatvorena površina koja ima oblik kugle.
Slajd 24
Nanocijevi
Uz sferoidne ugljične strukture mogu se formirati i proširene cilindrične strukture, takozvane nanocijevi, koje se odlikuju širokim spektrom fizičko-hemijskih svojstava. Idealna nanocijev je grafitna ravnina umotana u cilindar, obložen pravilnim šesterokutima, na čijim vrhovima se nalaze atomi ugljika.
Struktura nanocijevi
Slajd 25
Slika prikazuje idealizirani model nanocijevi sa jednim zidom. Takva cijev završava hemisferičnim vrhovima koji, uz pravilne šesterokute, sadrže i šest pravilnih peterokuta. Prisutnost peterokuta na krajevima cijevi omogućava nam da ih smatramo graničnim slučajem molekula fulerena, čija dužina uzdužne ose znatno premašuje njihov promjer.
Slajd 26
Nanočestice
Prilikom formiranja fulerena iz grafita nastaju i nanočestice. To su zatvorene strukture slične fulerenima, ali znatno veće veličine. Za razliku od fulerena, oni, poput nanocijevi, mogu sadržavati nekoliko slojeva, imaju strukturu zatvorenih grafitnih ljuski ugniježđenih jedna u drugu. U nanočesticama, sličnim grafitu, atomi unutar ljuske povezani su kemijskim vezama, a slaba van der Waalsova interakcija djeluje između atoma susjednih ljuski. Tipično, školjke nanočestica imaju oblik blizak poliedru. U strukturi svake takve ljuske, pored šesterokuta, kao u strukturi grafita, uočeno je 12 dodatnih parova od pet i sedmouglova.
Slajd 27
Grafen je dvodimenzionalna alotropska modifikacija ugljika, formirana od sloja atoma ugljika debljine jedan atom, koji su u sp² hibridizaciji i povezani preko σ- i π-veza u heksagonalnu dvodimenzionalnu kristalnu rešetku. Može se zamisliti kao jedna grafitna ravan odvojena od masivnog kristala. Procjenjuje se da grafen ima visoku mehaničku krutost i rekordno visoku toplotnu provodljivost. Velika pokretljivost nosača naboja (najveća pokretljivost elektrona među svim poznatim materijalima) čini ga obećavajućim materijalom za upotrebu u širokom spektru aplikacija, posebno kao buduću osnovu za nanoelektroniku. i moguća zamjena za silicijum u integrisanim kolima.
Slajd 28
Glavna trenutno postojeća metoda za proizvodnju grafena u naučnim laboratorijama zasniva se na mehaničkom pilingu ili ljuštenju slojeva. Druga poznata metoda, metoda termičke razgradnje podloge od silicijum karbida, mnogo je bliža industrijskoj proizvodnji. Budući da je grafen prvi put nabavljen tek 2004. godine, još uvijek nije dobro proučen i izaziva povećano interesovanje.
Slajd 1
Ugljik i njegova jedinjenja
Posao je izvršila: nastavnik Državne budžetske obrazovne ustanove Srednja škola br. 1465 Svetlana Anatoljevna Popova
Slajd 2
Element - nemetalni broj 6 na periodnom sistemu
C
IV grupa glavna podgrupa
Moguća oksidaciona stanja: -4, 0, +2, +4
Osnova svih živih organizama
Slajd 3
Alotropske modifikacije ugljika imaju atomsku kristalnu rešetku. Njihova struktura
dijamant
Grafit
Fuleren
Slajd 4
dijamant
Koristi se u: Prerađivačkoj industriji Elektrotehnici Rudarskoj industriji Proizvodnja nakita
...to je najteža supstanca na Zemlji, vatrostalna sa visokim indeksom prelamanja
Slajd 5
Grafit
...ovo je mekana sivo-crna supstanca, vatrostalna, koja je poluprovodnik slojevite strukture. Koristi se u: Grafitnim elektrodnim šipkama Proizvodnja materijala za zaštitu od toplote za raketne bojeve glave (otpornost na toplotu) Proizvodnja lonaca Proizvodnja mineralnih boja Industrija olovaka
Slajd 6
Fuleren
Fulereni se planiraju koristiti: 1. Za izradu fotodetektora 2. Za stvaranje supravodljivih materijala 3. Kao boje za mašine za kopiranje 4. Kao osnova za baterije 5. Za izradu optoelektronskih uređaja 6. U medicini i farmakologiji
... ovo je novi alotropni oblik ugljika, čija se molekula sastoji od 60-70 atoma koji formiraju kuglu.
Slajd 7
Biti u prirodi
Kreda, krečnjak, mermer CaCO3
Magnezit MgCO3
Siderit FeCO3
U izvornom obliku: dijamant i grafit
U obliku soli:
Sadržaj ugljika u zemljinoj kori iznosi 0,1% mase
Slajd 8
Slajd 9
Sastoji se od biljaka i životinja (~18%).
U ljudskom tijelu dostiže oko 21% (15 kg na 70 kg tjelesne težine). Ugljik čini 2/3 mišićne mase i 1/3 koštane mase
Izlučuje se iz tijela uglavnom kroz izdahnuti zrak (ugljični dioksid) i urin (urea).
Ugljik u živim organizmima
Slajd 10
Hemijska svojstva ugljika
Sa složenim supstancama: 1. Reducira metale iz njihovih oksida CaO+ 3C0=CaC2+C+2O 2. Reaguje sa koncentriranim kiselinama C0+2H2SO4=2SO2+C+4O2+2H2O
Sa jednostavnim supstancama: 1. Sa nemetalima: Si + C0 = SiC-4 C0+O2 = C+4O2 2. Sa metalima: 4AL + 3C0 = AL4C3-4
U reakcijama, ugljik pokazuje i oksidirajuća i redukcijska svojstva
Slajd 11
Primjena ugljika
Proizvodnja željeza i čelika
U medicini (aktivni ugljen)
Industrija olovaka
Za proizvodnju elektroda
U industriji nakita
Slajd 12
Ugljik u kompleksnim jedinjenjima karakteriziraju sljedeća oksidaciona stanja
- 4
+4
+2
najniže
srednji
najviši
Slajd 13
Oksidacijsko stanje -4
CH4 – gas metan
Al4C3 - aluminijum karbid
Sagorevanje: CH4 + 2O2 = CO2 +2H2O
Reakcije sa vodom i kiselinom: AL4C3 + 12H2O=3CH4 + 4AL(OH)3 Al4C3 + 12HCl = 3CH4 + 4AlCl3
Slajd 14
Oksidacijsko stanje +2
CO - ugljični monoksid je jak otrov opasan po život i zdravlje ljudi (oksid koji ne stvara soli)
Slajd 15
Oksidacijsko stanje +4
H2CO3-ugljena kiselina
Soli ugljične kiseline (na primjer K2CO3-kalijev karbonat)
CO2-ugljični dioksid
Slajd 16
1. Reaguje sa kiseonikom 2CO + O2 =CO2 2. Je reduktor metala iz njihovih oksida ZnO + CO = Zn + CO2
Hemijska svojstva CO
Slajd 17
Hemijska svojstva CO2- (kiseli oksid)
1. Reaguje sa vodom CO2 + H2O = H2CO3 2. Reaguje sa bazičnim oksidima CO2 + CaO = CaCO3 3. Reaguje sa alkalijama CO2 + 2KOH = K2CO3 + H2O 4. Reaguje sa ugljenikom CO2 + C = 2CO
Slajd 18
Hemijska svojstva karbonata (soli ugljene kiseline)
1. Kvalitativna reakcija na karbonate je reakcija sa kiselinama CaCO3 + 2HCL = CaCL2 + H2O + CO2 2. Karbonati nerastvorljivi u vodi su termički nestabilni CaCO3 = CaO + CO2 3. Karbonati reaguju sa solima Na2CO3 + BaCL2 = 2NaCL + BaCO3
http://im1-tub-ru.yandex.net/i?id=501551220-00-72&n=21
http://im5-tub-ru.yandex.net/i?id=51546160-51-72&n=21
http://im0-tub-ru.yandex.net/i?id=140463688-66-72&n=21
http://im4-tub-ru.yandex.net/i?id=412111321-54-72&n=21
http://im0-tub-ru.yandex.net/i?id=945542505-10-72&n=21
http://im6-tub-ru.yandex.net/i?id=795134635-71-72&n=21
http://im2-tub-ru.yandex.net/i?id=440598815-39-72&n=21
Slajd 1
Čas hemije 9. razred Opšte karakteristike elemenata podgrupe ugljenika. Ugljik, pojava u prirodi, alotropske modifikacije, hemijska svojstva ugljika.Slajd 2
Slajd 3
Svrha časa: dati opći opis elemenata podgrupe ugljika, pojam alotropije na primjeru dijamanta i grafita, pokazati suštinu značaja ugljika za biosferu, učvrstiti i produbiti znanja učenika o redoks. dualnost na primjeru atoma ugljika.
Slajd 4
Pitanja za temu lekcije: Karakteristike elemenata ugljične podgrupe. Biološki značaj ugljika. Pronalaženje ugljika u prirodi. Alotropske modifikacije ugljika - dijamant, grafit, fuleren, karbin. Hemijska svojstva ugljika. Glavne primjene ugljika.
Slajd 5
Karakteristike podgrupe ugljenika Ugljik, silicijum, germanijum, kalaj i olovo čine glavnu podgrupu grupe 4. Spoljni energetski nivoi p-elemenata grupe 4 sadrže 4 elektrona, od kojih dva uparena s-elektrona i dva nesparena p-elektrona. odgovori učenika) Jačanje metalnih svojstava u podgrupi (učenici izvode zaključke)
Slajd 6
Biološki značaj ugljenika Svi živi organizmi, bez izuzetka, izgrađeni su od jedinjenja ugljenika.
Slajd 7
Alotropske modifikacije ugljenika Diamond Fulleren Graphite Carbine Cut diamond – dijamant
Slajd 8
Slajd 9
Hemijska svojstva ugljika. Redox dualnost ugljika
Slajd 10
Tabela za samostalni rad: Pitanja uz temu časa Šta sam znao Šta sam naučio na lekciji Šta bih želeo da saznam detaljnije 1. Podgrupa ugljenika a) Položaj elemenata u sistemu D.I.Mendeljejeva b) Struktura atoma c) Moguća oksidaciona stanja d) Jačanje svojstava metalnih elemenata od ugljika do olova 2. Pojava ugljika u prirodi a) ugalj b) dijamant c) grafit 3. Prirodni ugljenični minerali a) krečnjak b) magnezit c) malahit
Slajd 11
Samostalni rad Opcija A: Napravite jednadžbu za reakciju u kojoj je ugljik oksidant, prikažite prijelaz elektrona. Izračunajte volumen ugljičnog monoksida (IV) ako je izgorjelo 5 kg uglja koji sadrži 20% nečistoća.
Slajd 12
Samostalni rad Opcija B Napraviti dijagram ravnoteže elektrona za sljedeće reakcije: Ca + 2C = CaC2 4Al + 3C = Al4C3 C + 2FeO = 2Fe + CO2
Slajd 13
Samostalni rad Opcija C: Popunite sljedeće jednačine: C + O2 C + H2 Al + C
Slajd 14
Biološki značaj ugljika je da su svi živi organizmi, bez izuzetka, izgrađeni od ugljičnih spojeva. Karakteristika atoma ugljika je njihova sposobnost međusobnog povezivanja, formirajući dugačke lance koji sadrže milijune i milijarde atoma ugljika povezanih s atomima drugih elemenata. Moguća oksidaciona stanja ugljenika su +4, +2, -4. Ugljik može biti i oksidacijski agens i redukcijski agens, češće ispoljava oksidirajuća svojstva s vodikom i metalima, s kisikom, oksidima, a ugljik je redukcijski agens. Alotropske modifikacije ugljika - dijamant, grafit, karbin, fuleren. Zaključci lekcije Biološki značaj ugljika je da...(?) Karakteristika atoma ugljika je njihova sposobnost da formiraju...(?) Moguća oksidaciona stanja ugljika...(?) Ugljik u hemijskim reakcijama ispoljava redoks dualnost, na primjer... Alotropske modifikacije ugljika su...(?)
Slajd 15
"Ugljična podgrupa" - kolumbijski smaragd i cejlonski safir. Industrijska ležišta su povezana sa kimberlitima i placerima. Koks se koristi u visokim pećima za topljenje sirovog gvožđa iz rude. Anketa: Rezimiranje obrađenog materijala: Poluprovodnik. Glavne strane zemlje proizvođači: Južna Afrika, Kongo (Zair), Bocvana, Namibija. Fenomen adsorpcije otkrio je ruski hemičar LOVITZ.
“Alotropija ugljika” - Pripremila profesorica hemije srednje škole br. 16 Regina Lvovna Samoilova. Ciljevi i zadaci. Oporavljam se. CO2. Hemijski vrlo stabilna supstanca. Ima slojevitu strukturu. 2.CF4. Grafit. - 4?. Redukciono sredstvo. Oksidizator. Fullereni. Ugljični razred 9. Amorfni ugljenik. Adsorpcija.
“Cikus ugljika u prirodi” - Najintenzivniji biogeohemijski ciklus je ciklus ugljika. Napravio: A.S. Bolshakov. Ciklus ugljika u prirodi. Ugljik je uključen u stvaranje ugljikohidrata, masti, proteina i nukleinskih kiselina. Glavna karika u velikom ciklusu ugljika je odnos između procesa fotosinteze i aerobnog disanja.
"Cikus ugljenika" - antracit. Na primjer: CO2+4H = CH2O + H2O. Biljni ostaci. Breath. Denitrifikacija. Tokom fiksacije ugljenika. Maslova A.L. GOU br. 483. Na primjer: kada se pritisak poveća. Erozija tla i padavine. Atmosferski ugljični dioksid. Zavisi i od biohemijskih i fizičkih procesa. Značajna količina ugljika fiksirana je u organskim molekulima:
"Ugljen monoksid" - Oksidi ugljenika. Ugljen monoksid (II) karakterišu redukciona svojstva. Dakle. Ugljen monoksid (IV). Dobivanje ugljičnog monoksida (IV). ili ugljični dioksid je plin bez boje i mirisa. Korišteni COR: Ugljični monoksid (II). Planiranje demonstracionog časa.
“Fulereni” - I. Struktura fulerena. Ugljične nanocijevi. Kao kabl svemirskog lifta. Potvrda. Kao poluprovodnik (akceptor elektrona). Vage. Superprovodna jedinjenja sa C60. Primena nanocevi. Mikroskopski. Istorija otkrića. Fullereni. Izrada mikroskopskih vaga. Antioksidansi i biofarmaceuti.
Ukupno ima 11 prezentacija
Pojava u prirodi Trenutno je poznato više od milion jedinjenja ugljenika sa drugim elementima. Njihovo proučavanje čini čitavu nauku – organsku hemiju. U isto vrijeme, naučnici su počeli proučavati svojstva čistog ugljika relativno nedavno - prije otprilike 20 godina.
Pojava u prirodi Ugljik je dio organskih tvari u biljkama i živim organizmima i dio je DNK. Sadrži u mišićnom tkivu - 67%, koštanom tkivu - 36% i ljudskoj krvi (ljudsko tijelo težine 70 kg u prosjeku sadrži 16 kg fiksnog ugljika).
Slobodni ugljik U svom slobodnom obliku, ugljenik se nalazi u nekoliko alotropnih modifikacija - dijamant, grafit, karbin i izuzetno retko fulereni. U laboratorijama su sintetizirane i mnoge druge modifikacije: novi fulereni, nanocijevi, nanočestice itd.
50 hiljada atm. i t o = 1200 o C U dijamantu, svaki 4-valentni atom ugljika je vezan za drugi atom ugljika kovalentnom vezom i količinom t" title=" Gustoća dijamanta - 3,5 g/cm 3, t rastopiti = 373 0 C, t ključanje = 4830 o C. Dijamant se može dobiti iz grafita na p > 50 hiljada atm i t o = 1200 o C. U dijamantu, svaki 4-valentni atom ugljika vezan je za drugi atom ugljika kovalentnom vezom a iznos je t." class="link_thumb"> 12 !} Dijamant Gustina dijamanta je 3,5 g/cm 3, t topljenja = 373 0 C, t ključanja = 4830 o C. Dijamant se može dobiti iz grafita pri p > 50 hiljada atm. i t o = 1200 o C U dijamantu, svaki 4-valentni atom ugljika je vezan za drugi atom ugljika kovalentnom vezom, a broj takvih atoma vezanih u okvir je izuzetno velik. 50 hiljada atm. i t o = 1200 o C U dijamantu, svaki 4-valentni atom ugljika je vezan za drugi atom ugljika kovalentnom vezom i količina t "> 50 hiljada atm. i t o = 1200 o C U dijamantu, svaki 4-valentni atom ugljika je povezan s drugim atomom ugljika kovalentnom vezom i broj takvih atoma vezanih u okvir je izuzetno velik." > 50 hiljada atm. i t o = 1200 o C U dijamantu, svaki 4-valentni atom ugljika je vezan za drugi atom ugljika kovalentnom vezom i količinom t" title=" Gustoća dijamanta - 3,5 g/cm 3, t rastopiti = 373 0 C, t ključanje = 4830 o C. Dijamant se može dobiti iz grafita na p > 50 hiljada atm i t o = 1200 o C. U dijamantu, svaki 4-valentni atom ugljika je vezan za drugi atom ugljika kovalentnom vezom a iznos je t."> title="Dijamant Gustina dijamanta je 3,5 g/cm 3, t topljenja = 373 0 C, t ključanja = 4830 o C. Dijamant se može dobiti iz grafita pri p > 50 hiljada atm. i t o = 1200 o C U dijamantu, svaki 4-valentni atom ugljika je vezan za drugi atom ugljika kovalentnom vezom i količina t"> !}
Dijamant Kontinuirana trodimenzionalna mreža kovalentnih veza, koju karakteriše velika čvrstoća, određuje mnoga svojstva dijamanta, kao što su loša toplotna i električna provodljivost, kao i hemijska inertnost. Dijamanti su vrlo rijetki i vrijedni, njihova težina se mjeri u karatima (1 karat = 200 mg). Brušeni dijamant se naziva dijamant. Čuveni dijamant Kohinoor
Grafit Grafit se odlikuje manjom gustinom i tvrdoćom, a grafit se također može podijeliti na tanke ljuspice. Vage se lako lijepe za papir, zbog čega su olovke napravljene od grafita. Unutar heksagona postoji tendencija metalizacije, što objašnjava dobru toplotnu i električnu provodljivost grafita, kao i njegov metalni sjaj. Grafitna elektroda
Karbin Zbog postojanja različitih tipova veza i različitih načina polaganja lanaca atoma ugljika u kristalnoj rešetki, fizička svojstva karbina mogu uveliko varirati. Kasnije je karabin pronađen u prirodi u obliku inkluzija u prirodnom grafitu sadržanom u mineralu haoitu, kao iu meteoritnoj materiji. Meteorit koji sadrži inkluzije karabina
Fulereni Fulereni su klasa hemijskih jedinjenja čiji se molekuli sastoje samo od ugljenika, čiji je broj atoma paran, od 32 do više od 500, njihova struktura je konveksni poliedri, izgrađeni od pravilnih peterokuta i šesterokuta. Fuleren C 70
Fullereni Podrijetlo pojma “fuleren” povezuje se s imenom američkog arhitekte Richarda Buckminstera Fullera, koji je dizajnirao hemisferične arhitektonske strukture koje se sastoje od šesterokuta i peterokuta. Fuller Dome
Fullereni Ranih 70-ih, organski fizikalni hemičar E. Osawa sugerirao je postojanje šuplje, visoko simetrične molekule C 60, sa strukturom u obliku skraćenog ikosaedra, sličnog fudbalskoj lopti. Nešto kasnije (1973.) ruski naučnici D.A. Bočvar i E.G. Halperin je napravio prve teorijske kvantno-hemijske proračune takvog molekula i dokazao njegovu stabilnost. Prvu metodu za dobijanje i izolovanje čvrstog kristalnog fulerena predložili su 1990. W. Kretschmer i D. Huffman i kolege sa Instituta za nuklearnu fiziku u Hajdelbergu (Nemačka).
Fulereni Za razliku od prva dva, grafita i dijamanta, čija je struktura periodična rešetka atoma, treći oblik čistog ugljika je molekularni. To znači da minimalni element njegove strukture nije atom, već molekula ugljika, koja je zatvorena površina koja ima oblik kugle. Model fulerena C 60
Fulereni U fulerenu, ravna mreža šesterokuta (grafitna mreža) je namotana i ušivena u zatvorenu kuglu. U ovom slučaju, neki šesterokuti se pretvaraju u peterokute. Formira se struktura - skraćeni ikosaedar. Svaki vrh ove figure ima tri najbliža susjeda. Svaki šestougao je oivičen sa tri šestougla i tri pentagona, a svaki petougao je oivičen samo šestouglovima. Fulereni sa n 
Fullereni Molekuli fulerena, u kojima su atomi ugljika međusobno povezani jednostrukim i dvostrukim vezama, trodimenzionalni su analozi aromatičnih struktura. Posjedujući visoku elektronegativnost, djeluju kao jaki oksidanti u kemijskim reakcijama. Vežući na sebe radikale različite hemijske prirode, fulereni su sposobni da formiraju široku klasu hemijskih jedinjenja sa različitim fizičko-hemijskim svojstvima.
Fullereni Kristal fulerita ima gustinu od 1,7 g/cm 3, što je znatno manje od gustine grafita (2,3 g/cm 3) i dijamanta (3,5 g/cm 3). Molekula C 60 ostaje stabilna u inertnoj atmosferi argona do temperatura reda od 1700 K. U prisustvu kiseonika na 500 K, primećuje se značajna oksidacija sa stvaranjem CO i CO 2. Na sobnoj temperaturi dolazi do oksidacije kada je ozračen fotonima sa energijom od 0,55 eV. što je znatno niže od energije fotona vidljive svjetlosti (1,54 eV). Stoga se čisti fulerit mora čuvati u mraku.
Fullereni Najefikasnija metoda za proizvodnju fulerena zasniva se na termičkoj razgradnji grafita. Na slici je prikazan dijagram postrojenja za proizvodnju fulerena, koji je koristio V. Kretchmer. Raspršivanje grafita se vrši propuštanjem struje kroz elektrode frekvencije 60 Hz, strujne vrijednosti od 100 do 200 A, napona V. Šema instalacije za proizvodnju fulerena 1-grafitne elektrode 2-hlađena bakarna magistrala 3-bakar kućište 4 opruge
Fullereni Podešavanjem napetosti opruge moguće je osigurati da se najveći dio dovedene snage oslobodi u luku, a ne u grafitnoj šipki. Komora je napunjena helijumom, površina bakrenog kućišta, ohlađena vodom, prekrivena je produktom isparavanja grafita, tj. grafitna čađ. Ako se dobijeni prah ostruže i drži u kipućem toluenu nekoliko sati, dobije se tamnosmeđa tekućina. Kada se ispari u rotirajućem isparivaču, dobije se fini prah, koji sadrži do 10% fulerena C 60 (90%) i C 70 (10%).
Nanocevi Uz sferoidne ugljenične strukture mogu se formirati i proširene cilindrične strukture, takozvane nanocevi, koje se odlikuju širokim spektrom fizičko-hemijskih svojstava. Idealna nanocijev je grafitna ravnina umotana u cilindar, obložen pravilnim šesterokutima, na čijim vrhovima se nalaze atomi ugljika. Struktura nanocijevi
Nanocijevi Slika prikazuje idealizirani model nanocijevi sa jednim zidom. Takva cijev završava hemisferičnim vrhovima koji, uz pravilne šesterokute, sadrže i šest pravilnih peterokuta. Prisutnost peterokuta na krajevima cijevi omogućava nam da ih smatramo graničnim slučajem molekula fulerena, čija dužina uzdužne ose znatno premašuje njihov promjer.
Nanocijevi Višezidne nanocijevi razlikuju se od jednoslojnih nanocijevi u mnogo većem rasponu oblika i konfiguracija. Moguće varijante poprečne strukture višeslojnih nanocevi su prikazane na slici. Struktura tipa „ruske lutke za gniježđenje“ je kolekcija jednozidnih nanocijevi (a) ugniježđenih jedna u drugu. Druga varijacija ove strukture, prikazana na slici b, je kolekcija prizmi ugniježđenih jedna u drugu. Konačno, posljednja od navedenih struktura (c) podsjeća na svitak.
Nanocijevi Nanocijev se može dobiti od proširenih fragmenata grafita, koji se zatim uvijaju u cijev. Za formiranje proširenih fragmenata potrebni su posebni uvjeti zagrijavanja grafita. Optimalni uslovi za proizvodnju nanocevi se ostvaruju u lučnom pražnjenju korišćenjem grafita kao elektrode. Nanocijevi sa jednim zidom se formiraju dodavanjem male nečistoće Fe, Co, Ni, Cd na anodu (tj. dodavanjem katalizatora). Osim toga, jednoslojne nanocevi se dobijaju oksidacijom nanocevi sa više zidova. U svrhu oksidacije, višeslojne nanocijevi se tretiraju kisikom uz umjereno zagrijavanje, ili kipućom dušičnom kiselinom. Oksidacija omogućava uklanjanje gornjih slojeva iz višeslojne cijevi i otkrivanje njenih krajeva.
Nanocevi Mnoge tehnološke primene nanocevi zasnivaju se na njihovoj visokoj specifičnoj površini (u slučaju jednozidne nanocevi, oko 600 kvadratnih metara po 1/g), što otvara mogućnost njihove upotrebe kao poroznog materijala u filterima , itd. Takve osobine nanocevi kao što je mala veličina, koja značajno varira u zavisnosti od uslova sinteze, električne provodljivosti, mehaničke čvrstoće i hemijske stabilnosti, omogućavaju nam da nanocevi smatramo osnovom za buduće mikroelektronske elemente. Proračunima je dokazano da uvođenje para pentagon-sedmerokut u idealnu strukturu nanocijevi kao defekta mijenja njena elektronska svojstva. Nanocijev s defektom ugrađenim u nju može se smatrati poluvodičkim metalom, koji u principu može činiti osnovu poluvodičkog elementa rekordno male veličine.
Nanočestice Prilikom formiranja fulerena iz grafita nastaju i nanočestice. To su zatvorene strukture slične fulerenima, ali znatno veće veličine. Za razliku od fulerena, oni, poput nanocijevi, mogu sadržavati nekoliko slojeva, imaju strukturu zatvorenih grafitnih ljuski ugniježđenih jedna u drugu. U nanočesticama, sličnim grafitu, atomi unutar ljuske povezani su kemijskim vezama, a slaba van der Waalsova interakcija djeluje između atoma susjednih ljuski. Tipično, školjke nanočestica imaju oblik blizak poliedru. U strukturi svake takve ljuske, pored šesterokuta, kao u strukturi grafita, uočeno je 12 dodatnih parova od pet i sedmouglova.
Zaključak Iako fulereni imaju kratku istoriju, ovo područje nauke se ubrzano razvija, privlačeći sve više novih istraživača. Uključuje tri oblasti: fiziku fulerena, hemiju fulerena i tehnologiju fulerena. Fizika fulerena bavi se proučavanjem strukturnih, mehaničkih, magnetskih i optičkih svojstava fulerena i njihovih spojeva. Ovo takođe uključuje proučavanje prirode interakcije između atoma ugljenika u ovim jedinjenjima, svojstva i strukture sistema koji se sastoje od molekula fulerena. Fizika fulerena je najnaprednija grana u oblasti fulerena. Hemija fulerena je povezana sa stvaranjem i proučavanjem novih hemijskih jedinjenja, čija su osnova fulereni, a takođe proučava hemijske procese u kojima oni učestvuju. Treba napomenuti da se u smislu koncepata i metoda istraživanja ova grana hemije suštinski razlikuje od tradicionalne hemije na mnogo načina. Tehnologija fulerena uključuje obje metode za proizvodnju fulerena i njihove različite primjene.
