α-карбины зурвасын завсар нь механик стрессийн хэмжээнээс хамаарч өөр өөр байдаг.

Райсын их сургуулийн (АНУ, Хьюстон) хэсэг эрдэмтэд нүүрстөрөгчийн атомын гинжин хэлхээ болох карбины шинж чанарыг судлах судалгааны үр дүнг нийтэлжээ. Түүний холбоосуудын хоорондох холбоосууд нь давхар эсвэл ээлжлэн (гурвалсан ба дан) байж болно. Карбин нь хамгийн бат бөх, бат бөх материал учраас химич, нанотехнологичдын сонирхлыг их татдаг.

Үелэх системийн зургаа дахь элемент болох нүүрстөрөгч нь дэлхийд олон зүйлийг өгсөн ер бусын материал... Эрдэмтэд сургуулийн вандан сандал дээр мэдэгдэж байсан нүүрстөрөгчийн хэлбэрүүд болох бал чулуу, алмазаас гадна фуллеренийг энэхүү цуглуулгад нэмсэн. нүүрстөрөгчийн нано хоолоймөн графен хуудаснаас "эвхсэн" олон чамин өөрчлөлтүүд.

Онолын хувьд 19-р зууны сүүлчээр нүүрстөрөгчийн гинжин хэлбэр байдаг гэж таамаглаж байсан. Одон орон судлаачид карбин агуулагдаж байгаа шинж тэмдгийг олжээ од хоорондын тоосмөн солирын бодис. Карбин нь байгалийн болон бал чулууг цочролд шахахад үүсдэг. Лабораторийн нөхцөлд нэлээд урт нүүрстөрөгчийн гинжийг (44 хүртэл атом) хэдхэн жилийн өмнө нийлэгжүүлсэн. Эрдэмтэд мөн тасалгааны температурт карбиныг олж авч, тогтворжуулах боломжтой болсон.

Карбины эргэн тойронд олон таамаг дэвшүүлсэн. Жишээлбэл, хоёр карбины утас харилцан үйлчлэхэд тэдгээрийн нэгдэх тэсрэх урвал явагдана гэж үздэг байв. Эрдэмтэд карбиныг маш хүчтэй, хатуу гэж нэгэн дуугаар нотолсон боловч хэр их вэ? Судлаачид карбины шинж чанарыг тоон хэмжүүрээр онолыг туршилтаар баталгаажуулж эхлээд байна.

Карбин үнэхээр "хамгийн сайн" болсон. Түүний өвөрмөц хөшүүн чанар (ойролцоогоор 109 Н м / кг) нь графен (0.45 109 Н м / кг) -аас хоёр дахин их бөгөөд тусгай хүч нь (6.0 107 - 7.5 107 Нм / кг) нь графен ( гэх мэт бүх мэдэгдэж буй материалыг ардаа орхидог. 4.7 107 - 5.5 107 N ∙ м / кг), нүүрстөрөгчийн нано хоолой (4.3 107 - 5.0 107 N ∙ м / кг) болон алмааз (2.5 107 - 6.5 107 Н м / кг). Карбины гинжийг таслахын тулд 10 нН дарааллын хүчийг хэрэглэх шаардлагатай.

Карбины уян хатан чанарыг (ихэвчлэн ихэнх полимер ба ДНХ-ийн гинжин хэлхээний хувьд энэ үзүүлэлтийн утгуудын хооронд хаа нэг газар) тодорхой нэг хэсгийг хавсаргаж "унтрааж" болно. химийн бүлэг... Энэ тохиолдолд карбины гинж нь "утас" -аас "зүү" болж хувирдаг.

Карбины тогтвортой байдлын тухайд судлаачид хоёр нүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээний холбоо барих үед "дэлбэрэх" боломжтой гэдэгтэй санал нэгдэж байгаа боловч үүний тулд идэвхжүүлэх энергийн тодорхой саадыг даван туулах шаардлагатай байна. Энэхүү саад бэрхшээлийн улмаас 14 нм урттай карбины гинж нь тасалгааны температурт нэг өдрийн турш тогтвортой байж чаддаг.

Шинжлэх ухааны нээлтүүднүүрстөрөгчийн шинж чанарыг судлахад.

Шинжлэх ухааны нээлт "Нүүрстөрөгчийн шинэ талст хэлбэр - карбин".

Нээлтийн томъёо:"Очир алмааз, бал чулуунаас ялгаатай нь нүүрстөрөгчийн макромолекулуудын гинжин (шугаман) бүтцээр тодорхойлогддог карбин хэмээх нүүрстөрөгчийн шинэ талст хэлбэр оршихуйн урьд өмнө мэдэгдээгүй үзэгдэл туршилтаар тогтоогдсон."
Зохиогчид:В.И.Касаточкин, А.М.Сладков, Ю.П.Кудрявцев, В.В.Коршак.
Тэргүүлэх дугаар ба огноо: 1960 оны 11-р сарын 4-ний өдрийн 107 тоот

Нээлтийн тайлбар.
Нүүрстөрөгч - өвөрмөц элемент... Энэ нь тоо томшгүй олон нэгдлүүдийг бүрдүүлж, хамгийн ихийг олж авахад маш сайн түлш, түүхий эд болдог янз бүрийн материалболон тэдгээрээс гарсан бүтээгдэхүүн. Бүтцийн улмаас энэ нь зөвхөн устөрөгчтэй маш олон тооны нэгдлүүдийг үүсгэдэг нийт дүнбүх төрлийн химийн нэгдлүүднүүрстөрөгч агуулсан, түүний дотор амьд биетийн эсүүд хоёр саяас давж байна.

Тэд атомын гинжин хэлхээний тодорхой бүтэцтэй нүүрстөрөгчийн зан төлөвийг тайлах түлхүүрийг тэр даруй олж чадаагүй. Үүнээс өмнө олон арван жилийн шинжлэх ухааны судалгаа хийгдсэн. Удаан хугацааны туршид нүүрстөрөгчийн зөвхөн хоёр талст хэлбэрийг мэддэг байсан - алмаз ба бал чулуу нь огт өөр шинж чанартай байдаг. Алмаз бол дэлхий дээрх хамгийн хатуу бодис бөгөөд ил тод бөгөөд цахилгаан тусгаарлагч шинж чанартай байдаг. Графит нь маш зөөлөн, тунгалаг бус, гүйдлийг сайн дамжуулдаг.

Шатамхай олдворын хүрээлэнгийн химийн ухааны доктор В.И.Касаточкин, Органокэлементийн нэгдлүүдийн хүрээлэнгийн эрдэмтэд, Химийн шинжлэх ухааны доктор А.М.Сладков, докторын хамт карбин хэмээх нүүрстөрөгчийн талст хэлбэр. Үүнийг ацетиленээр хийсэн. Талст нүүрстөрөгчийн гурав дахь хэлбэр нь хагас дамжуулагч шинж чанартай, фото дамжуулагчтай.

Карбин мөн байгалиас олддог. Саяхан солир унасны үр дүнд үүссэн Рис тогоонд (Бавари) карбинтай төстэй бүтэцтэй талст нүүрстөрөгчийг олж илрүүлжээ. Үүнтэй ижил нүүрстөрөгчийг ЗХУ-ын ШУА-ийн Геохимийн хүрээлэнгийн эрдэмтэд Новый Урей солироос олжээ. Эдгээр баримтууд нь карбин нь маш тогтвортой бөгөөд байгалийн тодорхой нөхцөлд үүсдэг болохыг харуулж байна. Эдгээр нөхцлийг судлах нь сансар судлалын хөгжилд тусална. Талст нүүрстөрөгчийн гурван хэлбэрийн бүтэц, шинж чанарын огцом ялгаа нь: алмаз, бал чулуу, карбин - нүүрстөрөгчийн атомын эрлийз электрон бүтцийн гурван боломжит сорттой холбоотой бөгөөд ингэснээр атом хоорондын бондын төрлүүдийн ялгаатай байдаг.

Нүүрстөрөгчийн шилжилтийн хэлбэрийн онолын дагуу нэг полимер бүтцэд өөр өөр эрлийз сортуудын атомуудын нэгдэл нь энэ бодисын олон аморф хэлбэрийг үүсгэдэг. Нүүрстөрөгчийн шил нь аморф нүүрстөрөгчийн ердийн жишээ бөгөөд бүх гурван төрлийн эрлийз атомыг алмаз, бал чулуу, карбин гэсэн гурван төрлийн холбоогоор нэгтгэдэг. Янз бүрийн харьцаатай эрлийз атомуудын хослолын тоо маш их байдаг. Тийм ч учраас одоо янз бүрийн шинж чанартай нүүрстөрөгчийн шинэ материалууд гарч ирж байна. Эдгээр материалууд нь аморф нүүрстөрөгч дээр суурилдаг.

Дэлхий даяар эдгээр гайхалтай материалуудад анхаарал хандуулах нь жил бүр нэмэгдсээр байна. Томоохон төрөлжсөн шинжлэх ухааны төвүүд бий болж байна. Нүүрстөрөгчийн шинэ материалыг эрэлхийлэх ажил тууштай явагдаж байна. Ер бусын хөнгөн байдал нь халуунд тэсвэртэй, химийн түрэмгий орчинд тэсвэртэй, соронзлох чадваргүй байдаг нь эдгээр бодисыг ойрын ирээдүйд шинжлэх ухааны дэвшилтэт салбарт бусад бүтцийн материалуудын дунд тэргүүлэх байр суурийг эзлэх боломжийг олгох нь дамжиггүй.

Үл хөдлөх хөрөнгө

Карбин бол нарийн талст хар нунтаг (нягтрал 1.9 ÷ 2 г / см³), хагас дамжуулагч шинж чанартай байдаг. Хүлээн авсан хиймэл нөхцөлбие биедээ параллель овоолсон нүүрстөрөгчийн атомуудын урт гинжээр хийгдсэн. Карбин бол нүүрстөрөгчийн шугаман полимер юм. Карбин молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомууд гинжин хэлхээнд ээлжлэн гурвалсан ба дан холбоо (полиин бүтэц), эсвэл давхар холбоо (поликумулен бүтэц) -ээр байнга холбогддог. Энэ бодисыг анх 1960-аад оны эхээр Зөвлөлтийн химич В.В.Коршак, А.М.Сладков, В.И.Касаточкин, Ю.П.Кудрявцев нар гаргаж авсан. ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академид (INEOS). Карбин нь хагас дамжуулагч шинж чанартай бөгөөд гэрлийн нөлөөн дор түүний дамжуулах чанар ихээхэн нэмэгддэг. Энэ өмч нь эхнийх дээр суурилдаг практик хэрэглээ- фотоэлелүүдэд.

Энэхүү нээлтийн өмнөх түүх

Атомуудын sp-эрлийзжсэн нүүрстөрөгчийн хэлбэрүүд оршин тогтнох боломжийн тухай асуудлыг онолын хувьд олон удаа авч үзсэн. 1885 онд Германы химич Адольф Байер ацетилений деривативаас гинжин нүүрстөрөгчийг үе шаттай аргаар нэгтгэхийг оролдсон. Гэсэн хэдий ч Байерын олж авах оролдлого полиин(Молекул дахь дор хаяж гурван тусгаарлагдсан эсвэл нэгдмэл C≡C бонд агуулсан нэгдэл) амжилтгүй болж, гинжин хэлхээнд холбогдсон дөрвөн ацетилен молекулаас бүрдэх нүүрсустөрөгчийг олж авсан нь туйлын тогтворгүй болсон. Доод полиинуудын тогтворгүй байдал нь Байерын стрессийн онолыг бий болгох үндэс суурь болж, гинжлэгдсэн нүүрстөрөгчийг олж авах боломжгүй гэж үзсэн. Эрдэмтний эрх мэдэл нь судлаачдын полиин синтезийн сонирхлыг бууруулж, энэ чиглэлийн ажил удаан хугацаанд зогссон.

Нүүрстөрөгчийн нэг хэмжээст (шугаман) хэлбэр нь нүүрстөрөгчийн аллотропид алга болсон холбоос хэвээр байсаар ирсэн. 1930-аад онд байгаль дээрх полиацетиленийн цувралын төлөөлөгчдийг олж илрүүлсэн нь энэ чиглэлээр ажлыг сэргээх чухал түлхэц болсон юм. Зарим ургамал, доод мөөгөнцөрт ацетилений 5 хүртэлх бүлгийг агуулсан полиин нэгдлүүд илэрсэн. Василий Владимирович Коршак, INEOS-ийн макромолекулын нэгдлүүдийн лабораторийн эрхлэгч Алексей Михайлович Сладков нар өмнөх үеийнхээ эрх мэдлийг эсэргүүцэхээр шийдсэн анхны хүмүүсийн нэг байв. Тэдний ажил нүүрстөрөгчийн шинэ шугаман аллотропик хэлбэрийг нээхэд хүргэсэн.

1959-1960 онд Академич Коршак тэргүүтэй INEOS өндөр молекулын нэгдлүүдийн лабораторид диацетилений нэгдлүүдийн исэлдэлтийн хослолын урвалын системчилсэн судалгааг хийжээ. Хоёр валенттай зэсийн давс байгаа тохиолдолд энэхүү урвалыг диацетилений аливаа нэгдлүүдтэй полимер үүсэх боломжтой болох нь тогтоогдсон бөгөөд тэдгээрийн элементийн нэгж нь диацетилений нүүрстөрөгчийн араг ясыг хадгалдаг. Энэ тохиолдолд эхлээд полимер полиацетиленид Cu (I) үүсдэг. Исэлдэлтийн холболтын урвалын энэ хувилбарыг исэлдэлтийн дегидро-поликонденсаци гэж нэрлэсэн. Эрдэмтэд ийм поликонденсацын хувьд ацетиленийг мономер болгон авч болохыг санал болгов. Чухамдаа ацетиленийг Cu (II) давсны аммиакийн усан уусмалд оруулахад хар тунадас хурдан үүссэн. Чухам энэ зам нь А.М.Сладков, В.В.Коршак, В.И.Касаточкин, Ю.П.Кудрявцев нарыг нүүрстөрөгчийн шугаман хэлбэрийг нээхэд хөтөлсөн бөгөөд Сладковын санал болгосноор тэд үүнийг " карбин».

Карбиныг нээсэн хүмүүсийн үзэж байгаагаар нүүрстөрөгчийн атомууд ямар холбоогоор гинжин хэлхээнд холбогдож байгааг тодорхойлох нь тэдний хувьд хамгийн хэцүү зүйл байв. Эдгээр нь нэг ба гурвалсан бонд (–C≡C – C≡C–), зөвхөн давхар бонд (= C = C = C = C =) эсвэл хоёулаа нэгэн зэрэг байж болно. Хэдэн жилийн дараа үүссэн карбинд давхар холбоо байхгүй гэдгийг батлах боломжтой болсон. Гинжний полиин бүтэц нь карбиныг озонжуулах явцад оксалийн хүчил үүссэнээр батлагдсан.

Гэсэн хэдий ч онол нь зөвхөн давхар холбоо бүхий шугаман нүүрстөрөгчийн полимер байгааг хүлээн зөвшөөрсөн бөгөөд үүнийг 1968 онд Сладковын аспирант В.П. Непочатых олж авсан: эсрэг синтез (полимер гликолыг багасгах) нь шугаман нүүрстөрөгчийн полимер үүсэхэд хүргэсэн. поликумулен гэж нэрлэгддэг кумулен холбоо. Поликумуленыг озонжуулахад зөвхөн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг олж авдаг нь үүссэн бодист давхар холбоо байгаагийн нотолгоо байв.

Тиймээс шугаман нүүрстөрөгчийн хоёр хэлбэрийг олж авсан: полиин (–C≡C–) n, эсвэл α-карбин, поликумулен (= C = C =) n, эсвэл β-карбин. Нээлтийн зохиогчид карбины бүтцийн талаар нарийвчилсан судалгаа хийжээ өөр өөр аргууд, түүний термодинамик болон электрофизик шинж чанарыг судалсан.

Карбины бүтэц

Зарим судлаачдын үзэж байгаагаар карбин ба түүний бүтцийн өвөрмөц байдлын талаархи хоёрдмол утгагүй, хатуу нотолгоог хараахан олж аваагүй байгаа бол бусад зохиогчид эсрэгээр ийм нотолгоо байгаа гэж үздэг. Карбин оршин тогтнох тухай яриа нь түүний оношлогоо нь техникийн олон бэрхшээлтэй тулгардаг тул өндөр эрчим хүчний аргыг ашиглах үед карбиныг нүүрстөрөгчийн бусад хэлбэрт шилжүүлэх боломжтой байдаг. Үүнээс гадна карбины бүтцийн тухай ойлголт удаан хугацааны туршид төгс бус байсан. Карбиныг нээсэн зохиогчид түүний талст бүтцийн загварыг ван дер Ваалсын хүчний нөлөөгөөр болор болгон багцалсан кумулен эсвэл полиин төрлийн гинж хэлбэрээр санал болгосон. Нүүрстөрөгчийн атом бүр sp-гибридизацийн төлөвт байдаг тул гинжийг шулуун гэж үзсэн.

Үнэхээр ч өнөөг хүртэл карбины бүтэц нь давхар бонд (β-карбин) эсвэл ээлжлэн нэг ба гурвалсан холбоо (α-карбин) -аар гинжин хэлхээнд цуглуулсан нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрддэг болохыг тогтоожээ. Полимер гинж нь химийн идэвхтэй төгсгөлүүдтэй (өөрөөр хэлбэл орон нутгийн сөрөг цэнэгтэй) ба гинжний хоосон зайтай нугалж, нүүрстөрөгчийн атомын π-орбиталууд давхцсанаас болж гинж нь хоорондоо холбогддог. Төмөр, кали зэрэг металлын хольц байгаа нь хөндлөн холбоос үүсэхэд чухал ач холбогдолтой. Шугаман нүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээнд зигзаг байгаа эсэхийг баттай нотлох баримтыг Коршакийн онолын ажилд олж авсан: түүний тооцооллын үр дүн нь карбины IR спектртэй сайн тохирч байна.

Талст карбины бүтцийн цаашдын судалгааны үр дүнд үндэслэн түүний нэгж эсийн загварыг санал болгов. Энэ загварын дагуу карбины нэгж эс нь зигзаг бүхий нүүрстөрөгчийн зэрэгцээ гинжээс бүрддэг бөгөөд үүний улмаас эс нь хоёр давхарга болж хувирдаг. Нэг давхаргын зузаан нь зургаан нүүрстөрөгчийн атомын гинж юм. Доод давхаргад гинж нь нягт савлаж, зургаан өнцөгтийн төв ба буланд байрладаг. дээд давхаргатөв гинж байхгүй, хольцын атомууд үүссэн хоосон орон зайд байрлаж болно. Тэд карбиныг талсжуулах хурдасгуур байж магадгүй юм. Энэхүү загвар нь карбины үзэгдлийг илчлэх санааг өгч, ерөнхийдөө тогтворгүй шугаман нүүрстөрөгчийн гинжийг ямар тохиргоонд тогтворжуулж болохыг тайлбарлав.

бас үзнэ үү

Холбоосууд

• * V.I. Саранчук, В.В.Ошовский, Г.О.Власов. Шатамхай копалины хими ба физик. - Донецк: Skhidny Vidavnichy Dim, 2003. −204 х.
• Алексей Сладковын нүүрстөрөгч - карбиныг нээсэн түүх
• Сладков А.М., Кудрявцев Ю.П. Алмаз, бал чулуу, карбин - нүүрстөрөгчийн аллотроп хэлбэрүүд // Природа. 1969. No 5. Х.37-44.

Тэмдэглэл (засварлах)

Викимедиа сан. 2010 он.

Синоним:

Карбин бол нарийн талст хар нунтаг (нягтрал 1.9 ÷ 2 г / см³), хагас дамжуулагч шинж чанартай байдаг. Бие биедээ параллель байрлуулсан нүүрстөрөгчийн атомын урт гинжнээс хиймэл нөхцөлд хийсэн. Карбин бол нүүрстөрөгчийн шугаман полимер юм. Карбины молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомууд нь гурвалсан ба дан холбоо (полиин бүтэц) эсвэл байнгын давхар холбоо (поликумулен бүтэц) -ээр ээлжлэн гинжин хэлхээнд холбогддог. Энэ бодисыг анх Зөвлөлтийн химич Ю.П.Кудрявцев, А.М.Сладков, В.И.Касаточкин, В.В.Коршак нар 60-аад оны эхээр ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академид (ИНЭОС) олж авчээ. Карбин нь хагас дамжуулагч шинж чанартай бөгөөд гэрлийн нөлөөн дор түүний дамжуулалт ихээхэн нэмэгддэг. Эхний практик хэрэглээ нь энэ өмч дээр суурилдаг - photocells.

Энэхүү нээлтийн өмнөх түүх

Атомуудын sp-эрлийзжсэн нүүрстөрөгчийн хэлбэрүүд оршин тогтнох боломжийн тухай асуудлыг онолын хувьд олон удаа авч үзсэн. 1885 онд Германы химич Адольф Байер ацетилений деривативаас гинжин нүүрстөрөгчийг үе шаттай аргаар нэгтгэхийг оролдсон. Гэсэн хэдий ч Байерын олж авах оролдлого полиин(Молекул дахь дор хаяж гурван тусгаарлагдсан эсвэл нэгдмэл C≡C бонд агуулсан нэгдэл) амжилтгүй болж, гинжин хэлхээнд холбогдсон дөрвөн ацетилен молекулаас бүрдэх нүүрсустөрөгчийг олж авсан нь туйлын тогтворгүй болсон. Доод полиинуудын тогтворгүй байдал нь Байерын стрессийн онолыг бий болгох үндэс суурь болж, гинжлэгдсэн нүүрстөрөгчийг олж авах боломжгүй гэж үзсэн. Эрдэмтний эрх мэдэл нь судлаачдын полиин синтезийн сонирхлыг бууруулж, энэ чиглэлийн ажил удаан хугацаанд зогссон.

Нүүрстөрөгчийн нэг хэмжээст (шугаман) хэлбэр нь нүүрстөрөгчийн аллотропид алга болсон холбоос хэвээр байсаар ирсэн. 1930-аад онд байгаль дээрх полиацетиленийн цувралын төлөөлөгчдийг олж илрүүлсэн нь энэ чиглэлээр ажлыг сэргээх чухал түлхэц болсон юм. Зарим ургамал, доод мөөгөнцөрт ацетилений 5 хүртэлх бүлгийг агуулсан полиин нэгдлүүд илэрсэн. INEOS өндөр молекулт нэгдлүүдийн лабораторийн химич Алексей Михайлович Сладков, Юрий Павлович Кудрявцев нар өмнөх үеийнхээ эрх мэдлийг эсэргүүцэхээр шийдсэн анхны хүмүүсийн нэг байв. Тэдний ажил нь нүүрстөрөгчийн шинэ шугаман аллотропик хэлбэрийг нээхэд хүргэсэн.

1959-1960 онд Академич Коршак тэргүүтэй INEOS өндөр молекулын нэгдлүүдийн лабораторид диацетилений нэгдлүүдийн исэлдэлтийн хослолын урвалын системчилсэн судалгааг хийжээ. Хоёр валенттай зэсийн давс байгаа тохиолдолд энэхүү урвалыг диацетилений аливаа нэгдлүүдтэй полимер үүсэх боломжтой болох нь тогтоогдсон бөгөөд тэдгээрийн элементийн нэгж нь диацетилений нүүрстөрөгчийн араг ясыг хадгалдаг. Энэ тохиолдолд эхлээд полимер полиацетиленид Cu (I) үүсдэг. Исэлдэлтийн холболтын урвалын энэ хувилбарыг исэлдэлтийн дегидро-поликонденсаци гэж нэрлэсэн. Эрдэмтэд ийм поликонденсацын хувьд ацетиленийг мономер болгон авч болохыг санал болгов. Чухамдаа ацетиленийг Cu (II) давсны аммиакийн усан уусмалд оруулахад хар тунадас хурдан үүссэн. Чухам энэ зам нь А.М.Сладков, Ю.П.Кудрявцев, В.В.Коршак, В.И.Касаточкин нарыг нүүрстөрөгчийн шугаман хэлбэрийг нээхэд хөтөлсөн бөгөөд үүнийг “ карбин».

Карбиныг нээсэн хүмүүсийн үзэж байгаагаар нүүрстөрөгчийн атомууд ямар холбоогоор гинжин хэлхээнд холбогдож байгааг тодорхойлох нь тэдний хувьд хамгийн хэцүү зүйл байв. Эдгээр нь нэг ба гурвалсан бонд (–C≡C – C≡C–), зөвхөн давхар бонд (= C = C = C = C =) эсвэл хоёулаа нэгэн зэрэг байж болно. Хэдэн жилийн дараа үүссэн карбинд давхар холбоо байхгүй гэдгийг батлах боломжтой болсон. Гинжний полиин бүтэц нь карбиныг озонжуулах явцад оксалийн хүчил үүссэнээр батлагдсан.

Гэсэн хэдий ч онол нь зөвхөн давхар холбоо бүхий шугаман нүүрстөрөгчийн полимер байхыг зөвшөөрсөн бөгөөд үүнийг 1968 онд В.П.Непочатых олж авсан: эсрэг нийлэгжилт (полимер гликолыг багасгах) нь кумулена холбоо бүхий шугаман нүүрстөрөгчийн полимер үүсэхэд хүргэсэн. поликумулен. Поликумуленыг озонжуулахад зөвхөн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг олж авдаг нь үүссэн бодист давхар холбоо байгаагийн нотолгоо байв.

Тиймээс шугаман нүүрстөрөгчийн хоёр хэлбэрийг олж авсан: полиин (–C≡C–) n, эсвэл α-карбин, поликумулен (= C = C =) n, эсвэл β-карбин. Нээлтийн зохиогчид карбины бүтцийг янз бүрийн аргаар нарийвчлан судалж, термодинамик болон электрофизикийн шинж чанарыг судалжээ.

А.Г.Виттакерын Цейлоны бал чулуу, АНУ-ын янз бүрийн мужуудын бал чулуунаас, В.И.Касаточкин байгалийн алмаазаас, Ф.Ж.Райтигер Шри-Ланкаас бал чулуунаас, Г.В.Вдовыкин солироос олдсон карбино агуулсан нүүрстөрөгчийн бодисын олдворуудын тухай хэд хэдэн тайлан байдаг.

Нарийвчилсан арга олж авах, физик болон Химийн шинж чанаркарбин ба түүний хэрэглээг Ю.П.Кудрявцев, С.Е.Евсюков, М.Б.Гусева, В.П.Бабаев, Т.Г.Шумилова нарын хэд хэдэн бүтээлд дүрсэлсэн байдаг.

Карбины бүтэц

Зарим судлаачдын үзэж байгаагаар карбин ба түүний бүтцийн өвөрмөц байдлын талаархи хоёрдмол утгагүй, хатуу нотолгоог хараахан олж аваагүй байгаа бол бусад зохиогчид эсрэгээр ийм нотолгоо байгаа гэж үздэг. Карбин оршин тогтнох тухай яриа нь түүний оношлогоо нь техникийн олон бэрхшээлтэй тулгардаг тул өндөр эрчим хүчний аргыг ашиглах үед карбиныг нүүрстөрөгчийн бусад хэлбэрт шилжүүлэх боломжтой байдаг. Үүнээс гадна карбины бүтцийн тухай ойлголт удаан хугацааны туршид төгс бус байсан. Карбиныг нээсэн зохиогчид түүний талст бүтцийн загварыг ван дер Ваалсын хүчний нөлөөгөөр болор болгон багцалсан кумулен эсвэл полиин төрлийн гинж хэлбэрээр санал болгосон. Нүүрстөрөгчийн атом бүр sp-гибридизацийн төлөвт байдаг тул гинжийг шулуун гэж үзсэн.

Үнэхээр ч өнөөг хүртэл карбины бүтэц нь давхар бонд (β-карбин) эсвэл ээлжлэн нэг ба гурвалсан холбоо (α-карбин) -аар гинжин хэлхээнд цуглуулсан нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрддэг болохыг тогтоожээ. Полимер гинж нь химийн идэвхтэй төгсгөлүүдтэй (өөрөөр хэлбэл орон нутгийн сөрөг цэнэгтэй) ба гинжний хоосон зайтай нугалж, нүүрстөрөгчийн атомын π-орбиталууд давхцсанаас болж гинж нь хоорондоо холбогддог. Төмөр, кали зэрэг металлын хольц байгаа нь хөндлөн холбоос үүсэхэд чухал ач холбогдолтой. Шугаман нүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээнд зигзаг байгаа эсэхийг баттай нотлох баримтыг Коршакийн онолын ажилд олж авсан: түүний тооцооллын үр дүн нь карбины IR спектртэй сайн тохирч байна.

Талст карбины бүтцийн цаашдын судалгааны үр дүнд үндэслэн түүний нэгж эсийн загварыг санал болгов. Энэ загварын дагуу карбины нэгж эс нь зигзаг бүхий нүүрстөрөгчийн зэрэгцээ гинжээс бүрддэг бөгөөд үүний улмаас эс нь хоёр давхарга болж хувирдаг. Нэг давхаргын зузаан нь зургаан нүүрстөрөгчийн атомын гинж юм. Доод давхаргад гинж нь нягт савлаж, зургаан өнцөгтийн төв ба буланд байрладаг бол дээд давхаргад төв гинж байхгүй бөгөөд үүссэн хоосон орон зайд хольцын атомууд байрлаж болно. Тэдгээр нь Тэмдэглэл байж магадгүй юм

Үл хөдлөх хөрөнгө

Карбин бол нарийн талст хар нунтаг (нягтрал 1.9 ÷ 2 г / см³), хагас дамжуулагч шинж чанартай байдаг. Бие биедээ параллель байрлуулсан нүүрстөрөгчийн атомын урт гинжнээс хиймэл нөхцөлд хийсэн. Карбин бол нүүрстөрөгчийн шугаман полимер юм. Карбин молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомууд гинжин хэлхээнд ээлжлэн гурвалсан ба дан холбоо (полиин бүтэц), эсвэл давхар холбоо (поликумулен бүтэц) -ээр байнга холбогддог. Энэ бодисыг анх 1960-аад оны эхээр Зөвлөлтийн химич В.В.Коршак, А.М.Сладков, В.И.Касаточкин, Ю.П.Кудрявцев нар гаргаж авсан. ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академид (INEOS). Карбин нь хагас дамжуулагч шинж чанартай бөгөөд гэрлийн нөлөөн дор түүний дамжуулах чанар ихээхэн нэмэгддэг. Эхний практик хэрэглээ нь энэ өмч дээр суурилдаг - photocells.

Энэхүү нээлтийн өмнөх түүх

Атомуудын sp-эрлийзжсэн нүүрстөрөгчийн хэлбэрүүд оршин тогтнох боломжийн тухай асуудлыг онолын хувьд олон удаа авч үзсэн. 1885 онд Германы химич Адольф Байер ацетилений деривативаас гинжин нүүрстөрөгчийг үе шаттай аргаар нэгтгэхийг оролдсон. Гэсэн хэдий ч Байерын олж авах оролдлого полиин(Молекул дахь дор хаяж гурван тусгаарлагдсан эсвэл нэгдмэл C≡C бонд агуулсан нэгдэл) амжилтгүй болж, гинжин хэлхээнд холбогдсон дөрвөн ацетилен молекулаас бүрдэх нүүрсустөрөгчийг олж авсан нь туйлын тогтворгүй болсон. Доод полиинуудын тогтворгүй байдал нь Байерын стрессийн онолыг бий болгох үндэс суурь болж, гинжлэгдсэн нүүрстөрөгчийг олж авах боломжгүй гэж үзсэн. Эрдэмтний эрх мэдэл нь судлаачдын полиин синтезийн сонирхлыг бууруулж, энэ чиглэлийн ажил удаан хугацаанд зогссон.

Нүүрстөрөгчийн нэг хэмжээст (шугаман) хэлбэр нь нүүрстөрөгчийн аллотропид алга болсон холбоос хэвээр байсаар ирсэн. 1930-аад онд байгаль дээрх полиацетиленийн цувралын төлөөлөгчдийг олж илрүүлсэн нь энэ чиглэлээр ажлыг сэргээх чухал түлхэц болсон юм. Зарим ургамал, доод мөөгөнцөрт ацетилений 5 хүртэлх бүлгийг агуулсан полиин нэгдлүүд илэрсэн. Василий Владимирович Коршак, INEOS-ийн макромолекулын нэгдлүүдийн лабораторийн эрхлэгч Алексей Михайлович Сладков нар өмнөх үеийнхээ эрх мэдлийг эсэргүүцэхээр шийдсэн анхны хүмүүсийн нэг байв. Тэдний ажил нүүрстөрөгчийн шинэ шугаман аллотропик хэлбэрийг нээхэд хүргэсэн.

1959-1960 онд Академич Коршак тэргүүтэй INEOS өндөр молекулын нэгдлүүдийн лабораторид диацетилений нэгдлүүдийн исэлдэлтийн хослолын урвалын системчилсэн судалгааг хийжээ. Хоёр валенттай зэсийн давс байгаа тохиолдолд энэхүү урвалыг диацетилений аливаа нэгдлүүдтэй полимер үүсэх боломжтой болох нь тогтоогдсон бөгөөд тэдгээрийн элементийн нэгж нь диацетилений нүүрстөрөгчийн араг ясыг хадгалдаг. Энэ тохиолдолд эхлээд полимер полиацетиленид Cu (I) үүсдэг. Исэлдэлтийн холболтын урвалын энэ хувилбарыг исэлдэлтийн дегидро-поликонденсаци гэж нэрлэсэн. Эрдэмтэд ийм поликонденсацын хувьд ацетиленийг мономер болгон авч болохыг санал болгов. Чухамдаа ацетиленийг Cu (II) давсны аммиакийн усан уусмалд оруулахад хар тунадас хурдан үүссэн. Чухам энэ зам нь А.М.Сладков, В.В.Коршак, В.И.Касаточкин, Ю.П.Кудрявцев нарыг нүүрстөрөгчийн шугаман хэлбэрийг нээхэд хөтөлсөн бөгөөд Сладковын санал болгосноор тэд үүнийг " карбин».

Карбиныг нээсэн хүмүүсийн үзэж байгаагаар нүүрстөрөгчийн атомууд ямар холбоогоор гинжин хэлхээнд холбогдож байгааг тодорхойлох нь тэдний хувьд хамгийн хэцүү зүйл байв. Эдгээр нь нэг ба гурвалсан бонд (–C≡C – C≡C–), зөвхөн давхар бонд (= C = C = C = C =) эсвэл хоёулаа нэгэн зэрэг байж болно. Хэдэн жилийн дараа үүссэн карбинд давхар холбоо байхгүй гэдгийг батлах боломжтой болсон. Гинжний полиин бүтэц нь карбиныг озонжуулах явцад оксалийн хүчил үүссэнээр батлагдсан.

Гэсэн хэдий ч онол нь зөвхөн давхар холбоо бүхий шугаман нүүрстөрөгчийн полимер байгааг хүлээн зөвшөөрсөн бөгөөд үүнийг 1968 онд Сладковын аспирант В.П. Непочатых олж авсан: эсрэг синтез (полимер гликолыг багасгах) нь шугаман нүүрстөрөгчийн полимер үүсэхэд хүргэсэн. поликумулен гэж нэрлэгддэг кумулен холбоо. Поликумуленыг озонжуулахад зөвхөн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг олж авдаг нь үүссэн бодист давхар холбоо байгаагийн нотолгоо байв.

Тиймээс шугаман нүүрстөрөгчийн хоёр хэлбэрийг олж авсан: полиин (–C≡C–) n, эсвэл α-карбин, поликумулен (= C = C =) n, эсвэл β-карбин. Нээлтийн зохиогчид карбины бүтцийг янз бүрийн аргаар нарийвчлан судалж, термодинамик болон электрофизикийн шинж чанарыг судалжээ.

Карбины бүтэц

Зарим судлаачдын үзэж байгаагаар карбин ба түүний бүтцийн өвөрмөц байдлын талаархи хоёрдмол утгагүй, хатуу нотолгоог хараахан олж аваагүй байгаа бол бусад зохиогчид эсрэгээр ийм нотолгоо байгаа гэж үздэг. Карбин оршин тогтнох тухай яриа нь түүний оношлогоо нь техникийн олон бэрхшээлтэй тулгардаг тул өндөр эрчим хүчний аргыг ашиглах үед карбиныг нүүрстөрөгчийн бусад хэлбэрт шилжүүлэх боломжтой байдаг. Үүнээс гадна карбины бүтцийн тухай ойлголт удаан хугацааны туршид төгс бус байсан. Карбиныг нээсэн зохиогчид түүний талст бүтцийн загварыг ван дер Ваалсын хүчний нөлөөгөөр болор болгон багцалсан кумулен эсвэл полиин төрлийн гинж хэлбэрээр санал болгосон. Нүүрстөрөгчийн атом бүр sp-гибридизацийн төлөвт байдаг тул гинжийг шулуун гэж үзсэн.

Үнэхээр ч өнөөг хүртэл карбины бүтэц нь давхар бонд (β-карбин) эсвэл ээлжлэн нэг ба гурвалсан холбоо (α-карбин) -аар гинжин хэлхээнд цуглуулсан нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрддэг болохыг тогтоожээ. Полимер гинж нь химийн идэвхтэй төгсгөлүүдтэй (өөрөөр хэлбэл орон нутгийн сөрөг цэнэгтэй) ба гинжний хоосон зайтай нугалж, нүүрстөрөгчийн атомын π-орбиталууд давхцсанаас болж гинж нь хоорондоо холбогддог. Төмөр, кали зэрэг металлын хольц байгаа нь хөндлөн холбоос үүсэхэд чухал ач холбогдолтой. Шугаман нүүрстөрөгчийн гинжин хэлхээнд зигзаг байгаа эсэхийг баттай нотлох баримтыг Коршакийн онолын ажилд олж авсан: түүний тооцооллын үр дүн нь карбины IR спектртэй сайн тохирч байна.

Талст карбины бүтцийн цаашдын судалгааны үр дүнд үндэслэн түүний нэгж эсийн загварыг санал болгов. Энэ загварын дагуу карбины нэгж эс нь зигзаг бүхий нүүрстөрөгчийн зэрэгцээ гинжээс бүрддэг бөгөөд үүний улмаас эс нь хоёр давхарга болж хувирдаг. Нэг давхаргын зузаан нь зургаан нүүрстөрөгчийн атомын гинж юм. Доод давхаргад гинж нь нягт савлаж, зургаан өнцөгтийн төв ба буланд байрладаг бол дээд давхаргад төв гинж байхгүй бөгөөд үүссэн хоосон орон зайд хольцын атомууд байрлаж болно. Тэд карбиныг талсжуулах хурдасгуур байж магадгүй юм. Энэхүү загвар нь карбины үзэгдлийг илчлэх санааг өгч, ерөнхийдөө тогтворгүй шугаман нүүрстөрөгчийн гинжийг ямар тохиргоонд тогтворжуулж болохыг тайлбарлав.

бас үзнэ үү

Холбоосууд

• * V.I. Саранчук, В.В.Ошовский, Г.О.Власов. Шатамхай копалины хими ба физик. - Донецк: Skhidny Vidavnichy Dim, 2003. −204 х.
• Алексей Сладковын нүүрстөрөгч - карбиныг нээсэн түүх
• Сладков А.М., Кудрявцев Ю.П. Алмаз, бал чулуу, карбин - нүүрстөрөгчийн аллотроп хэлбэрүүд // Природа. 1969. No 5. Х.37-44.

Тэмдэглэл (засварлах)

Викимедиа сан. 2010 он.

Синоним: