Білет №1

1. Назвіть алотропні модифікації карбону. Типи гібридизації.

Явище існування хімічного елемента у вигляді двох або кількох простих речовин, різних за властивостями і будовою, називається алотропією, а самі прості речовини – алотропними формами (модифікаціями).

Хімічний елемент карбон утворює кілька простих речовин. Для них існує загальна хімічна назва вуглець.

Вуглець утворює декілька алотропних видозмін:

природні: алмаз, графіт, фулурен, вуглецеві нанотрубки

штучні: карбін, графен, аморфний вуглець у вигляді сажі і деревного вугілля.

2) .Фізико-хімічні властивості карбону.

Термін "Фулерен" застосовують до широкого класу сполук із мінімально можливою будовою у 60 атомів вуглецю, що поєднані ковалентним зв'язком у сферичну молекулу, де кожен атом вуглецю поєднаний із трьома іншими, утворюючи п'ятикутники та шестикутники на поверхнях. Найбільша молекула фулерену складається із 560 атомів вуглецю. Найбільш вивченою молекулою фулерену є молекула - найменший фулерен, що відповідає ізольованого пентагону і тому він є найменшим стійким фулереном. Вміст найвищий у суміші фулеренів, хоча термодинамічно є найменш стабільним серед стійких фулеренів. Його ентальпія утворення 8,66 ккал/атом більша за ентальпію утворення, наприклад, на 0,34 ккал/атом. Найстійкішою алотропною модифікацією Карбону за стандартних умов є графіт з ентальпією утворення0,00 ккал/атом.

Фулерен — у кристалічному вигляді він не реагує з киснем повітря, стійкий до дії кислот і лугів, не плавиться до температури 360 °С. Фулерен не вступає в реакції, характерні для ароматичних сполук. Фулерен можна вважати поліолефіновою системою. Для нього найтиповішим є приєднання по кратному зв'язку.

Фулерен є акцептором електронів і може приймати до шести електронів, утворюючи аніон . Крім того, він легко приєднує нуклеофіли і вільні радикали. При відновленні лужними металами (наприклад, цезієм чи рубідієм) відбувається перенесення електрона від атомаметалу до фулерену.

3) Методи одержання АПП ( термохімічні методи).

методу одержання АПП у реакторі з гарячою спіраллю. Суміш метану (3-7%) із воднем подається до реактора, у якому температура 870-1070 К і підтримується тиск 9-13 кПа. Нагрівник із W - спіралі встановлюється над підкладкою (0,4-0,5 см), яку нагрівають до 1170-2470 К. Між підкладкою і нагрівником створюється різниця потенціалів 100 В. У результаті розпаду метану в атмосфері водню відбувається конденсація АПП на підкладку.

У методі точкового нагрівника роль точкового джерела відіграє контакт між двома графітовими стержнями, через які пропускається електричний струм. При температурі підкладки до 400 К і тискові атомів карбону 10-3-10-2Па АПП осаджуються зі швидкістю 0,1-1,0 нм/с. При осадженні атомів карбону з низькою енергією структура плівки слабо упорядкована і близька до графітної.

Метод лазерного напилення завдяки своїй простоті та відтворюваності результатів набуває все більшого застосування. При густині потоку енергії на поверхню мішені q~109Вт/см2 метод лазерного напилення за складом і енергією частинок пари близький до методу осадження із іонних пучків.

Серед способів вирощування тонких плівок пучками заряджених частинок певне місце займає розпилення іонним пучком, яке включає фізичне розпилення мішені, перенесення вибитих частинок до поверхні підкладки та нарощування плівок заданого складу та певної структури. До другого типу відносять нерівноважні процеси активування, опромінення та перетворення нарощених плівок графіту в алмаз під дією пучка іонів газів низької енергії, що падають на підкладку безперервно із атомами вуглецю, які переносяться із графітової мішені пучком іонів високої енергії. І, нарешті, до процесів третього типу можна віднести процеси нарощення алмазу осадженням іонів вуглецю із уповільнених іонних пучків.

Ростові процеси першого типу можна здійснити розпилюванням іонами та опроміненням електронними пучками. На першій, довжиною ~ 6 годин, стадії частинки які вибиваються іонами, що падають на графітову мішень, іонами (рис.1.21) нарощуються на підкладку.

Друга стадія (швидка кристалізація) передбачає опромінення вирощених вуглецевих плівок пучком електронів секундної тривалості