Giải thích về cấu trúc của fuleren hóa hoc năm 2024

Hôm nay chúng ta sẽ nói về một cấu trúc phân tử được sử dụng trong thế giới vật lý và có những ứng dụng tuyệt vời. Đó là về fullerenes. Và nó là cấu trúc phân tử bền thứ ba của cacbon được biết đến ngày nay. Nó có thể có hình cầu, hình elip, ống hoặc hình nhẫn. Nó được phát hiện gần như tình cờ vào năm 1985.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cho bạn biết về tất cả các đặc điểm, khám phá và ứng dụng của fullerenes.

Các tính năng chính

Fullerenes được phát hiện bởi các nhà khoa học Harold Kroto, Robert Curl và Richard Smalley vào năm 1985 tại Mỹ Chúng gần như là phát hiện tình cờ nhưng đã giúp chúng có thể nhận được giải Nobel Hóa học năm 1996. Bằng sáng chế được nộp vào năm 1990 và sau đó được công bố. Đây là những cấu trúc mới phân tử cacbon rất bền vững. Trên thực tế, chúng được biết đến như là dạng phân tử bền thứ ba được biết đến của cacbon sau kim cương và than chì.

Fullerenes phát triển là kết quả của một thí nghiệm được thực hiện với các phân tử cacbon. Bằng sáng chế đã được tạo ra đề cập đến phương pháp đầu tiên để sản xuất số lượng chất đã được sử dụng để khám phá ra chính chất đó. Những gì đã được cố gắng cấp bằng sáng chế là cách tạo ra với số lượng lớn fullerene để thu lợi nhuận từ nó.

Trong năm đó, nhiều thí nghiệm khác nhau đã được thực hiện. Tại Đại học Rice ở Houston, Harold Kroto của Đại học Southampton và Richard Smalley và Robert Curl của Rice, đã thực hiện một thí nghiệm dựa trên việc cố gắng mô phỏng tất cả các điều kiện mà chúng xảy ra gần bề mặt của một ngôi sao. Mục tiêu của thí nghiệm này là để biết các phân tử lớn được hình thành như thế nào trong không gian. Để làm được điều này, họ bắn một chùm tia laze cường độ cao lên bề mặt carbon với sự hiện diện của khí heli. Ban đầu nó được thử nghiệm với hydro và nitơ nhưng cuối cùng chỉ với nitơ.

Một khi chùm tia laze được trộn lẫn trên bề mặt cacbon với sự hiện diện của heli, có thể quan sát cách cacbon ở thể khí kết hợp với heli để tạo thành các cụm. Khí phải được làm lạnh đến gần độ không tuyệt đối để thực hiện phân tích quang phổ của các cụm. Hóa ra chúng là C60, có nghĩa là có 60 nguyên tử cacbon trong một phân tử. Vào thời điểm đó, các nhà khoa học chưa nhìn thấy bất cứ thứ gì giống nó. Và nó là một cấu trúc hình cầu gợi nhớ đến hầm đo đạc của Buckminster Fuller, do đó có tên là fullerenes.

Các ứng dụng của fullerenes

Vì không thể tạo lại fullerene trên máy tính, họ phải dùng đến giấy, kéo và băng dính. Đây là cách hợp chất này được rửa tội thành fullerenes. Chúng ta biết rằng các nguyên tử cacbon chúng kết hợp với nhau và có thể liên kết với nhau để tạo thành chuỗi polyme dài. Các polyme này thường được sử dụng trong các sản phẩm như cốc và chai nhựa.

Một trong những đặc tính kỳ lạ nhất của fulleren là một số trong số chúng có các electron từ nguyên tử bị khử cục bộ. Có thể nói rằng hành vi của các electron này giống như thể chúng không nhận ra rằng chúng là một phần của cấu trúc cacbon. Điều này có nghĩa là với kiểu ứng xử này, có thể thêm các nguyên tử khác dễ dàng hơn để chế tạo chất siêu dẫn hoặc chất cách điện. Sau khi tạo ra bằng sáng chế, nhiều báo cáo đã được viết về fullerenes và những khả năng mà nó mang lại.

Mặc dù những hợp chất này vẫn còn khá mới, nhưng các nhà khoa học đã đưa ra những ý tưởng khác nhau dường như thay thế cấu trúc của fulleren để tạo thành các sợi rỗng mịn. có độ bền kéo gấp 200 lần thép. Có vẻ như một trong những công dụng của fullerene là tạo thành những chiếc nhíp nhỏ để thu thập các nhóm phân tử hoặc vật chứa có nhiệm vụ mang một lượng nhỏ thuốc hoặc lá chắn chống lại phóng xạ. Nó cũng có thể được chuyển đổi thành lồng để chứa một số phân tử cho phép những phân tử khác có kích thước nhỏ hơn đi qua. Nếu các loại nguyên tử khác được thêm vào, có thể thu được các chất lượng cụ thể, chẳng hạn như đo điện trở.

Tính chất của fullerenes

Đây là những cấu trúc rỗng có thể được hình thành trong tự nhiên do hỏa hoạn hoặc sét đánh. Nếu phân tích vật lý, chúng ta thấy chúng ở dạng bột màu vàng. Kí hiệu khoa học của nó là C60 và dùng để chỉ số nguyên tử cacbon trong cùng một phân tử. Chúng có khả năng biến dạng nhưng trở lại hình dạng ban đầu khi áp suất mà chúng phải chịu bắt đầu giảm.

Ưu điểm của fullerenes và nhu cầu cấp bằng sáng chế là chúng có khả năng chống chịu rất tốt. Và đó là để phá hủy các hạt này, cần phải có nhiệt độ lớn hơn 1000 độ. Những nhiệt độ này không dễ dàng đạt được hàng ngày. Với hình dạng khép kín và đối xứng, nó mang lại khả năng chống chịu áp lực lớn. Nó có khả năng chịu áp suất 3000 atm.

Trong số các đặc tính của fulleren, chúng ta thấy đặc tính bôi trơn của chúng. Khả năng bôi trơn được cho bởi lực liên phân tử yếu. Các phân tử của nó có thể ngưng tụ để tạo thành một chất rắn với các liên kết bền hơn và yếu hơn. Chất rắn này được biết đến với tên gọi fullerite. Nếu chúng ta cho fullerene tiếp xúc với nhiệt độ rất thấp, chúng ta thấy rằng chúng có khả năng thăng hoa mà không làm mất hình cầu. Các phân tử của nó rất âm điện và tạo liên kết với các nguyên tử tặng electron.

Chúng ta có thể kết luận rằng fullerenes là vật liệu mới tạo ra hệ hai tương quan cao và gây được sự quan tâm lớn trong cộng đồng khoa học. Đặc biệt là cái này lãi suất được tập trung theo quan điểm của hiện tượng siêu dẫn. Tiếp tục không ngừng trong tất cả các nghiên cứu về các vật liệu này có thể cải thiện các công nghệ hiện tại để sản xuất các vật liệu hữu ích cho tương lai.

Như bạn thấy, trong khoa học, những vật liệu rất thú vị có thể được phát hiện do sai sót hoặc theo đuổi các mục tiêu khác nhau. Tôi hy vọng rằng với những thông tin này, bạn có thể tìm hiểu thêm về fullerenes và đặc điểm của chúng.