Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Фулерити — молекулярні кристали, продукти об'ємної полімеризації сферичних вуглецевих молекул фулеренів C60 і C70 при тиску понад 90 тисяч атмосфер і температурі понад 300 °C. Отриманий матеріал повністю зберігає жорстку структуру фулеренів, які при полімеризації з'єднуються між собою міцними алмазоподібними зв'язками. Це призводить до появи просторових каркасів, що мають аномально високу жорсткість і твердість.
| Фулерит | |
|---|---|
 | |
| Загальні відомості | |
| Статус IMA | опублікований без ухвалення CNMNC (N)[d][1] |
| Хімічна формула | C60 |
| Клас мінералу | самородні елементи, група вуглецю |
| Nickel-Strunz 10 | 1.CB.05c |
| Ідентифікація | |
| Колір | чорний, коричневий |
| Форма кристалів | кубічна |
| Сингонія | тетрагональна, псевдокубічна |
| Твердість | 3,5 (штучний фулерит >10) |
| Блиск | від склоподібного до металевого |
| Прозорість | непрозорий |
| Колір риси | чорна |
| Густина | 1,9...2 |
| Розчинність | сірковуглець, толуол, бензол |
| Інші характеристики | |
| Фазові переходи | при 249 K (першого роду) |
| Подібні мінерали | графіт, алмаз |
| Радіоактивність | відсутня |
| Магнетизм | відсутній |
| Названо на честь | Річард Бакмінстер Фуллер[2], Фулерени |
| Особливі характеристики | напівпровідник, |
Вперше твердий фулерит спостерігали В. Кретчмер і Д. Хаффман в травні 1990 року в одній з лабораторій Інституту ядерної фізики в м. Гейдельберг (Німеччина). Фулерит є третьою формою чистого вуглецю, що принципово відрізняється як від алмазу, так і від графіту.
Є відомості щодо можливості утворення фулеритів у природних умовах (фулерити додано у класифікацію мінералів, до класу самородних елементів групи вуглецю,).
Структура фулериту
Фулерит має високий ступінь кристалічного порядку. Молекули C60 при кімнатній температурі конденсуються в структуру з щільною упаковкою, де кожна молекула має 12 найближчих сусідів. Існують дві щільноупаковані структури — гранецентрована кубічна (ГЦК) і гексагональна ґратка. У кристалічному фулериті молекули фулеренів утворюють ГЦК-ґратку. Оскільки 60-атомна молекула має діаметр 0,71 нм, розміри елементарної комірки ГЦК-ґратки вельми значні: кожна сторона кубу дорівнює 1,42 нм, а відстань між найближчими сусідами становить близько 1 нм. У кристалах, що складаються з атомів і мають ГЦК-ґратку, сторона кубу зазвичай не перевищує 0,4 нм, а відстань між найближчими сусідами — 0,3 нм.
Методом ЯМР доведено, що молекули C60, займаючи певні місця в гранецентрованих ґратках, при кімнатній температурі постійно обертаються навколо положення рівноваги з частотою 10 ТГц. Таке обертання є значною перешкодою, коли потрібно визначити положення атомів вуглецю в самій молекулі C60. Але, в міру пониження температури обертання молекул сповільнюється і при дуже низькій температурі повністю припиняється.
При зниженні температури до 249 К фулерит здійснює фазове перетворення першого роду, при якому ГЦК-ґратки перебудовуються в прості кубічні. При цьому об'єм фулериту збільшується на 1 %.
Властивості фулеритів
Твердість фулеритів порівняна з твердістю алмазу: 6-16 тисяч кгс/мм², а у фулеритів ультратвердої модифікації значно вище за неї: 16-30 тисяч кгс/мм². Модуль всебічного стиску фулеритів доходить до 1300 ГПа, істотно перевищуючи цю характеристику алмазу (445 ГПа). Одночасно було виявлено, що швидкість подовжніх акустичних хвиль у фулеритів надзвичайно висока: 19,5-22,3 км/с при відносно невеликій швидкості поперечних хвиль — 7-8,5 км/с (ці значення зазвичай розрізняються не більше ніж удвічі).
Кристал фулериту має густину 1,7…2 г/см³, що значно менше від густини графіту (2,3 г/см³) і тим більше алмазу (3,5 г/см³).
Фулерит не відрізняється високою хімічною активністю. Молекула C60 зберігає стабільність в інертній атмосфері аргону до температур близько 1200 К. Однак у присутності кисню вже при 500 К спостерігається значне окислення з утворенням CO і CO2.
Фулерити достатньо легко розчиняються в неполярних розчинниках. Найвідоміші розчинники утворюють наступний ряд у порядку зменшення розчинності фулеритів: сірковуглець (CS2), толуол (C7H8), бензол (C6H6), тетрахлорметан (CCl4), декан (C10H22), гексан (C6H14), пентан (C5H12).
Твердий фулерит є напівпровідником з шириною забороненої зони 1,5 еВ.
Див. також
Примітки
- Нікель Е. Г., Nichols M. C. IMA/CNMNC List of Mineral Names (March 2009) — 2009.
- Ralph J., Nikischer T., Hudson Institute of Mineralogy Mindat.org: The Mineral and Locality Database — [Keswick, VA], Coulsdon, Surrey: 2000.
- . Архів оригіналу за 4 березня 2016. Процитовано 26 липня 2008.
- Фулерит у мінералогічній базі даних Webmineral.com
- http://www.mindat.org/min-6959.html
Література
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.
- Лазаренко Є. К., Винар О. М. Фулерити // Мінералогічний словник. — К. : Наукова думка, 1975. — 774 с.
- Фулерити // Мінералого-петрографічний словник / Укл. : Білецький В. С., Суярко В. Г., Іщенко Л. В. — Х. : НТУ «ХПІ», 2018. — Т. 1. Мінералогічний словник. — 444 с. — .
- В. І. Саранчук, М. О. Ільяшов, В. В. Ошовський, В. С. Білецький. Основи хімії і фізики горючих копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. — с. 600.
- What Are Fullerenes and Fullerites in the Mineral World? / M. I. Novgorodova // Geochemistry International. — Vol. 37, No. 9, 1999. — P. 896.
Посилання
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Fuleriti molekulyarni kristali produkti ob yemnoyi polimerizaciyi sferichnih vuglecevih molekul fulereniv C60 i C70 pri tisku ponad 90 tisyach atmosfer i temperaturi ponad 300 C Otrimanij material povnistyu zberigaye zhorstku strukturu fulereniv yaki pri polimerizaciyi z yednuyutsya mizh soboyu micnimi almazopodibnimi zv yazkami Ce prizvodit do poyavi prostorovih karkasiv sho mayut anomalno visoku zhorstkist i tverdist FuleritZagalni vidomostiStatus IMAopublikovanij bez uhvalennya CNMNC N d 1 Himichna formulaC60Klas mineralusamorodni elementi grupa vuglecyuNickel Strunz 101 CB 05cIdentifikaciyaKolirchornij korichnevijForma kristalivkubichnaSingoniyatetragonalna psevdokubichnaTverdist3 5 shtuchnij fulerit gt 10 Bliskvid sklopodibnogo do metalevogoProzoristneprozorijKolir risichornaGustina1 9 2Rozchinnistsirkovuglec toluol benzolInshi harakteristikiFazovi perehodipri 249 K pershogo rodu Podibni mineraligrafit almazRadioaktivnistvidsutnyaMagnetizmvidsutnijNazvano na chestRichard Bakminster Fuller 2 FulereniOsoblivi harakteristikinapivprovidnik Vpershe tverdij fulerit sposterigali V Kretchmer i D Haffman v travni 1990 roku v odnij z laboratorij Institutu yadernoyi fiziki v m Gejdelberg Nimechchina Fulerit ye tretoyu formoyu chistogo vuglecyu sho principovo vidriznyayetsya yak vid almazu tak i vid grafitu Ye vidomosti shodo mozhlivosti utvorennya fuleritiv u prirodnih umovah fuleriti dodano u klasifikaciyu mineraliv do klasu samorodnih elementiv grupi vuglecyu Struktura fulerituKrupnokristalichnij poroshok fuleritu C60 v rastrovomu elektronnomu mikroskopiStruktura fuleritu Fulerit maye visokij stupin kristalichnogo poryadku Molekuli C60 pri kimnatnij temperaturi kondensuyutsya v strukturu z shilnoyu upakovkoyu de kozhna molekula maye 12 najblizhchih susidiv Isnuyut dvi shilnoupakovani strukturi granecentrovana kubichna GCK i geksagonalna gratka U kristalichnomu fuleriti molekuli fulereniv utvoryuyut GCK gratku Oskilki 60 atomna molekula maye diametr 0 71 nm rozmiri elementarnoyi komirki GCK gratki velmi znachni kozhna storona kubu dorivnyuye 1 42 nm a vidstan mizh najblizhchimi susidami stanovit blizko 1 nm U kristalah sho skladayutsya z atomiv i mayut GCK gratku storona kubu zazvichaj ne perevishuye 0 4 nm a vidstan mizh najblizhchimi susidami 0 3 nm Metodom YaMR dovedeno sho molekuli C60 zajmayuchi pevni miscya v granecentrovanih gratkah pri kimnatnij temperaturi postijno obertayutsya navkolo polozhennya rivnovagi z chastotoyu 10 TGc Take obertannya ye znachnoyu pereshkodoyu koli potribno viznachiti polozhennya atomiv vuglecyu v samij molekuli C60 Ale v miru ponizhennya temperaturi obertannya molekul spovilnyuyetsya i pri duzhe nizkij temperaturi povnistyu pripinyayetsya Pri znizhenni temperaturi do 249 K fulerit zdijsnyuye fazove peretvorennya pershogo rodu pri yakomu GCK gratki perebudovuyutsya v prosti kubichni Pri comu ob yem fuleritu zbilshuyetsya na 1 Vlastivosti fuleritivTverdist fuleritiv porivnyana z tverdistyu almazu 6 16 tisyach kgs mm a u fuleritiv ultratverdoyi modifikaciyi znachno vishe za neyi 16 30 tisyach kgs mm Modul vsebichnogo stisku fuleritiv dohodit do 1300 GPa istotno perevishuyuchi cyu harakteristiku almazu 445 GPa Odnochasno bulo viyavleno sho shvidkist podovzhnih akustichnih hvil u fuleritiv nadzvichajno visoka 19 5 22 3 km s pri vidnosno nevelikij shvidkosti poperechnih hvil 7 8 5 km s ci znachennya zazvichaj rozriznyayutsya ne bilshe nizh udvichi Kristal fuleritu maye gustinu 1 7 2 g sm sho znachno menshe vid gustini grafitu 2 3 g sm i tim bilshe almazu 3 5 g sm Fulerit ne vidriznyayetsya visokoyu himichnoyu aktivnistyu Molekula C60 zberigaye stabilnist v inertnij atmosferi argonu do temperatur blizko 1200 K Odnak u prisutnosti kisnyu vzhe pri 500 K sposterigayetsya znachne okislennya z utvorennyam CO i CO2 Fuleriti dostatno legko rozchinyayutsya v nepolyarnih rozchinnikah Najvidomishi rozchinniki utvoryuyut nastupnij ryad u poryadku zmenshennya rozchinnosti fuleritiv sirkovuglec CS2 toluol C7H8 benzol C6H6 tetrahlormetan CCl4 dekan C10H22 geksan C6H14 pentan C5H12 Tverdij fulerit ye napivprovidnikom z shirinoyu zaboronenoyi zoni 1 5 eV Div takozhSpisok mineralivPrimitkiNikel E G Nichols M C IMA CNMNC List of Mineral Names March 2009 2009 d Track Q1356348d Track Q16917772d Track Q15205595 Ralph J Nikischer T Hudson Institute of Mineralogy Mindat org The Mineral and Locality Database Keswick VA Coulsdon Surrey 2000 d Track Q15221937d Track Q6395268d Track Q2463831 Arhiv originalu za 4 bereznya 2016 Procitovano 26 lipnya 2008 Fulerit u mineralogichnij bazi danih Webmineral com http www mindat org min 6959 htmlLiteraturaMala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Shidnij vidavnichij dim 2013 T 3 S Ya 644 s Lazarenko Ye K Vinar O M Fuleriti Mineralogichnij slovnik K Naukova dumka 1975 774 s Fuleriti Mineralogo petrografichnij slovnik Ukl Bileckij V S Suyarko V G Ishenko L V H NTU HPI 2018 T 1 Mineralogichnij slovnik 444 s ISBN 978 617 7565 14 6 V I Saranchuk M O Ilyashov V V Oshovskij V S Bileckij Osnovi himiyi i fiziki goryuchih kopalin Doneck Shidnij vidavnichij dim 2008 s 600 ISBN 978 966 317 024 4 What Are Fullerenes and Fullerites in the Mineral World M I Novgorodova Geochemistry International Vol 37 No 9 1999 P 896 Posilannya 1