Химия - Фуллерит

01 марта 2011





Фуллерит — это молекулярный кристалл, в узлах решётки которого находятся молекулы фуллерена.

Кристаллы фуллерита C60
Крупнокристаллический порошок фуллерита C60 в растровом электронном микроскопе

Между молекулами фуллерена в кристалле фуллерита присутствует ван-дер-ваальсовская связь. При нормальных условиях молекулы фуллерена образуют гранецентрированную кубическую кристаллическую решётку. Период такой решётки составляет а = 1,417 нм, средний диаметр молекулы фуллерена С60 составляет 0,708 нм, расстояние между соседними молекулами С60 равно 1,002 нм. Плотность фуллерита составляет 1,7 г/см, что значительно меньше плотности графита, и, тем более, алмаза. Это связано с тем, что молекулы фуллерена, расположенные в узлах решётки фуллерита, полые.

Поскольку силы взаимодействия между молекулами С60 в кристалле малы, а симметрия очень высока, то при температуре выше 260 К молекулы фуллерена вращаются, и к ним вполне применима модель шарового слоя. Частота вращения, разумеется, зависит от температуры, и при Т = 300 К равна приблизительно 10 с. При понижении температуры вращение молекул фуллерена прекращается. При Т = 260 К происходит изменение кристаллической структуры фуллерена с одновременным замораживанием вращательного движения молекул вследствие увеличения энергии межмолекулярного взаимодействия. Так называемая низкотемпературная фаза фуллерена имеет простую кубическую решётку.

Элементарная ячейка кристаллической решётки фуллерита содержит 8 тетраэдрических и 4 октаэдрических пустоты, каждая из которых окружена соответственно 4 и 6 молекулами С60. Размеры октаэдрических пустот составляют 0,42 нм, тетраэдрических — 0,22 нм.

В низкотемпературной фазе фуллерита на каждую молекулу С60 приходится две тетраэдрические и одна октаэдрическая межузельные пустоты со средними линейными размерами, приблизительно, 2,2 Ǻ и 4,2 Ǻ, соответственно

Фуллерит является веществом с очень высокой твёрдостью. Теоретически, из него можно изготавливать инструменты для обработки легированных сталей и алмазов, что, однако, далеко от практической реализации.



Просмотров: 2523


<<< Фрайтас, Роберт
Центр иерархического производства >>>