Фуллерены. История открытия

1.

Фуллерены

2.

Фуллере́н — молекулярное соединение,
представляющее собой выпуклые замкнутые
многогранники, составленные из
трёхкоординированных атомов углерода
фуллерен—
аллотропная
модификация
углерода

3.

История открытия
В 1985 году группа американских и английских
исследователей открыла молекулярные
соединения из углерода, сильно напоминающие
своей формой футбольный мяч. В честь него и
хотели назвать открытие, однако в итоге
соединения назвали фуллеренами в честь
архитектора Фуллера, который придумал
геодезический купол, составленный из
тетраэдров
Группа химиков из Англии и
Америки (Гарольд Крото,
Ричард Смолли, и Роберт Керл)
получила за это открытие в
1996 году Нобелевскую
премию.

4.

Фуллерены существуют в
различных формах, в том
числе: такие как C60,
• Сферические фуллерены,
также известный как бакминстерфуллерен
или футбольный мяч.
• Элипсоидальные фуллерены, такие как
C70 и C84.
• Цилиндрические фуллерены, такие как
C540 и C780.

5.

Внешне фуллерены представляют собой
мелкокристаллические порошки черного цвета, не
имеющие запаха. Они практически нерастворимы в
воде (H2O), этаноле (C2H5OH), ацетоне (C3H6O) и
других полярных растворителя, зато в бензоле
(C6H6), толуоле (C6H5−CH3), фенилхлориде (C6H5Cl)
растворяются образуя окрашенные в краснофиолетовый цвет растворы.

6.

Самый простой из фуллеренов содержит
60 атомов углерода и удивительным образом
напоминает по своей структуре футбольный мяч:
его поверхность образована чередующимися
пяти- и шестиугольниками, причем размер этого
«мяча» составляет всего 1 нм (нанометр).

7.

Фуллерен легко вступает в соединения с другими химическими
элементами. В настоящее время на основе фуллеренов уже
синтезировано более 3 тысяч новых и производных соединений.
Если в состав молекулы фуллерена, помимо атомов углерода,
входят атомы других химических элементов, то, если атомы других
химических элементов расположены внутри углеродного каркаса,
такие фуллерены называются эндоэдральными, если снаружи —
экзоэдральными.

8.

ПРИМЕНЕНИЕ ФУЛЛЕРЕНОВ С60 И С70:
– антистатические, противоизносные и антифрикционные полимеры,
пластмассы,
– сорбенты для пищевой промышленности и очистки воды,
– лекарства и фармацевтические препараты,
– геомодификаторы трения,
– косметика,
– в качестве добавки для получения синтетических алмазов методом
высокого давления. Выход алмазов увеличивается на 30%,
– и многое другое.

9.

Основными способами
получения
фуллеренов
считаются:
— сжигание графитовых
электродов в
электрической дуге в
атмосфере гелия при
низких давлениях,
—
сжигания углеводородов
в пламени.
Необходимо отметить, что
особую сложность
представляет не только
само по себе получение
фуллеренов (их выход в
виде углеродной сажи
крайне низкий), но и
последующее выделение,
очистка и разделение
фуллеренов по классам из
углеродной сажи.

10.

аллотропные модификации углерода
Элемент углерод образует несколько аллотропных модификаций, важнейшие из которых — алмаз,
графит,
Фуллерены, карбин. Эти вещества различаются своим строением.
Алмаз — бесцветное твёрдое вещество с атомной кристаллической решёткой, в которой каждый атом
углерода образует четыре прочные ковалентные связи с другими атомами. Это самое твёрдое из
известных природных соединений. Алмаз не растворяется в воде, хорошо преломляет свет, не проводит
электрический ток. С давних пор обработанные алмазы (бриллианты) используются для изготовления
украшений. Искусственные алмазы применяются для резки и обработки твёрдых веществ.
Графит — непрозрачное серо-чёрное вещество с металлическим блеском. В графите атомы углерода
расположены слоями, состоящими из плоских шестиугольных колец, и соединены друг с другом тремя
ковалентными связями. Четвёртый электрон каждого атома способен перемещаться между слоями, и
поэтому графит проводит электрический ток. Он мягкий, оставляет чёрный след на бумаге. Температура
плавления у графита высокая — 3800° С.
Графит знаком всем по стержням простых карандашей. Он применяется также для изготовления
электродов, огнеупорных форм в металлургии, в качестве сухой смазки. Из графита изготавливаются
искусственные алмазы.

11.

Также фуллерен используют в качестве
катализатора для синтеза алмазов.

12.

Вот некоторые интересные
факты о фуллеренах:
Фуллерены — одни из самых прочных материалов в мире. материалы с
применением фуллеренов обладают повышенной прочностью,
износостойкостью, термо – и хемостабильностью и уменьшенной
истираемостью. Они в 50 раз прочнее стали.
Фуллерены — одни из самых электропроводных материалов в мире.
Они в 100 раз электропроводнее меди.
является полупроводником с шириной запрещённой зоны ~1.5 эВ и его
свойства во многом аналогичны свойствам других полупроводников.
Фуллерены — одни из самых термостойких материалов в мире. Они
могут выдерживать температуры до 2000 градусов Цельсия.
На Земле чистые фуллерены могут образовываться при разряде
молнии и при сгорании природного газа.
Они обладают фотопроводимостью при облучении видимым светом.
фуллерены способны полимеризоваться и образовывать
тонкие пленки;

13.

Медики и биологи применяют
фуллерены для доставки в
клетки различных
препаратов, антибиотиков,
гормонов и даже генов.

14.

Антиоксиданты
Фуллерены являются
мощнейшими
антиоксидантами,
известными на
сегодняшний день. В
среднем они превосходят
действие всех известных
до них антиоксидантов в
100—1000 раз.
Предполагается, что
именно благодаря этому
они способны значительно
продлевать среднюю
продолжительность жизни.

15.

Фуллерены – это класс веществ с
антиоксидантными свойствами, которые произвели
сенсацию в мире косметологии (да и за его
пределами). Уже сегодня они успешно применяются
как косметические ингредиенты в борьбе против
морщин, угревой сыпи, гиперпигментаций и
воспалений различной природы. Помимо этого,
некоторые фуллерены способны стимулировать
рост волос и разглаживать шрамы.

16.

Спасибо за внимание!