Растворимость фуллеренов
60 в растворе
60 в оливковом масле первого холодного отжима с характерным фиолетовым цветом чистого C.
60 решений
Растворимость фуллеренов . обычно низкая Сероуглерод растворяет 8 г/л C60, а лучший растворитель ( 1-хлорнафталин ) растворяет 53 г/л. вверх Тем не менее, фуллерены — единственная известная аллотропная форма углерода, которую можно растворить в обычных растворителях при комнатной температуре. Помимо этих двух, хорошие растворители для фуллеренов включают 1,2-дихлорбензол , толуол , п-ксилол и 1,2,3-трибромпропан . Фуллерены плохо растворяются в воде и практически нерастворимы в метаноле .
Растворы чистого С 60 (бакминстерфуллерена) имеют темно-фиолетовый цвет. Растворы С 70 имеют красновато-коричневый цвет. Более крупные фуллерены C
от 76 до С
84 имеют различные цвета. С
76 имеет две оптические формы, тогда как другие более крупные фуллерены имеют несколько структурных изомеров.
Общие соображения
[ редактировать ]Некоторые фуллереновые структуры нерастворимы, поскольку имеют небольшую запрещенную зону между основным и возбужденным состояниями . К ним относятся малые фуллерены C
28 , [1] С
36 и С
50 . С
72 структура также относится к этому классу, но эндоэдральный вариант с захваченным атомом лантаноидной группы растворим благодаря взаимодействию атома металла и электронных состояний фуллерена. Первоначально исследователи были озадачены C.
72 отсутствует в экстракте сажи, генерируемой фуллереновой плазмой, но обнаруживается в эндоэдральных образцах. Фуллерены с малой запрещенной зоной обладают высокой реакционной способностью и связываются с другими фуллеренами или частицами сажи.
Растворимость C
60 в некоторых растворителях ведет себя необычно из-за существования сольватных фаз (аналогов кристаллогидратов). Например, растворимость C
60 в растворе бензола показывает максимум при температуре около 313 К. Кристаллизация из раствора бензола при температурах ниже максимальной приводит к образованию триклинного твердого сольвата с четырьмя молекулами бензола C.
60 ·4 С
6 H 6, который весьма неустойчив на воздухе. Вне раствора эта структура распадается на обычную гранецентрированную кубическую (ГЦК) C.
60 через несколько минут. При температурах выше максимума растворимости сольват нестабилен даже при погружении в насыщенный раствор и плавится с образованием ГЦК С.
60 . Кристаллизация при температуре выше максимума растворимости приводит к образованию чистого ГЦК C.
60 . миллиметрового размера Кристаллы C
60 и С
70 можно выращивать из раствора как сольватов, так и чистых фуллеренов. [2] [3]
Таблица растворимости
[ редактировать ]Ниже приведены некоторые значения растворимости C.
60 и С
70 из литературы, в граммах на литр. [4] [5] [6] [7] [8]
| Растворитель | С 60 | С 70 |
|---|---|---|
| 1-хлорнафталин | 51 | без даты |
| 1-метилнафталин | 33 | без даты |
| 1,2-дихлорбензол | 24 | 36.2 |
| 1,2,4-триметилбензол | 18 | без даты |
| тетрагидронафталин | 16 | без даты |
| сероуглерод | 8 | 9.875 |
| 1,2,3-трибромпропан | 8 | без даты |
| хлорбензол | 7 | без даты |
| п- ксилол | 5 | 3.985 |
| бромоформ | 5 | без даты |
| общий | 4 | без даты |
| толуол | 3 | 1.406 |
| бензол | 1.5 | 1.3 |
| четыреххлористый углерод | 0.447 | 0.121 |
| хлороформ | 0.25 | без даты |
| н- гексан | 0.046 | 0.013 |
| циклогексан | 0.035 | 0.08 |
| тетрагидрофуран | 0.006 | без даты |
| ацетонитрил | 0.004 | без даты |
| метанол | 4.0×10 −5 | без даты |
| вода | 1.3×10 −11 | без даты |
| пентан | 0.004 | 0.002 |
| гептан | без даты | 0.047 |
| октановое число | 0.025 | 0.042 |
| изооктан | 0.026 | без даты |
| деканировать | 0.070 | 0.053 |
| додекан | 0.091 | 0.098 |
| тетрадекан | 0.126 | без даты |
| ацетон | без даты | 0.0019 |
| изопропанол | без даты | 0.0021 |
| диоксан | 0.0041 | без даты |
| мезитилен | 0.997 | 1.472 |
| дихлорметан | 0.254 | 0.080 |
| НД = не определено | ||
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Го, Т.; Смолли, RE; Скусерия, GE (1993). «Теоретические предсказания Ab initio C
28 , С
28 Ч 4 , С
28 F 4 , (Ti@ C
28 )H 4 и M@ C
28 (M = Mg, Al, Si, S, Ca, Sc, Ti, Ge, Zr и Sn)". Журнал химической физики . 99 (1): 352. Бибкод : 1993JChPh..99..352G . doi . : 10.1063/1.465758 . - ^ Talyzin, A.V. (1997). "Phase Transition C
60 - С
60 *4 С
6 H 6 в жидком бензоле». Journal of Physical Chemistry B. 101 ( 47): 9679–9681. doi : 10.1021/jp9720303 . - ^ Talyzin, A.V.; Engström, I. (1998). " C
70 в растворах бензола, гексана и толуола». Журнал физической химии B. 102 ( 34): 6477–6481. doi : 10.1021/jp9815255 . - ^ Бек, Михай Т.; Манди, Геза (1997). «Растворимость C
60 ". Фуллерены, нанотрубки и углеродные наноструктуры . 5 (2): 291–310. doi : 10.1080/15363839708011993 . - ^ Bezmel'nitsyn, V.N.; Eletskii, A.V.; Okun', M.V. (1998). "Fullerenes in solutions". Physics-Uspekhi . 41 (11): 1091–1114. Bibcode : 1998PhyU...41.1091B . doi : 10.1070/PU1998v041n11ABEH000502 .
- ^ Руофф, РС; Це, Дорис С.; Малхотра, Рипудаман; Лоренц, Дональд К. (1993). «Растворимость фуллерена ( C
60 ) в различных растворителях» (PDF) . Journal of Physical Chemistry . 97 (13): 3379–3383. doi : 10.1021/j100115a049 . - ^ Сивараман, Н.; Дамодаран, Р.; Калиаппан, И.; Шринивасан, Т.Г.; Васудева Рао, ПРП; Мэтьюз, CKC (1994). «Растворимость C
70 в органических растворителях». Фуллереновая наука и технология . 2 (3): 233–246. doi : 10.1080/15363839408009549 . - ^ Семенов, К.Н.; Чарыков Н.А.; Кескинов В.А.; Пиартман, АК; Блохин А.А.; Копырин А.А. (2010). «Растворимость легких фуллеренов в органических растворителях». Журнал химических и инженерных данных . 55 : 13–36. дои : 10.1021/je900296s .