химический каталог




ГРАФИТА СОЕДИНЕНИЯ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ГРАФИТА СОЕДИНЕНИЯ, соединение включения, образующиеся при внедрении атомов, ионов или молекул между углеродными слоями кристаллич. решетки графита. При этом используют вещества, способные легко отдавать электроны (например, щелочные металлы) или принимать их (например, галогены, галогениды металлов). Образование ГРАФИТА СОЕДИНЕНИЯ с. сопровождается разбуханием графита (вследствие раздвигания углеродных слоев) и существенным изменением его электрич. свойств.

Кристаллическая решетка С8К; темные кружки -атомы углерода, светлые-калия.

Соед. со щелочными металлами могут иметь составы С8М, С16М, С24М, С36М, С40М, С64М. Металл в решетке находится в виде атома; при его ионизации происходит перенос электронов в зону проводимости графита. Структура С8К представлена на рисунке. У этого соединения атомы металла располагаются над центрами гексаген, колец из атомов углерода. В соединение С16М атомы металла расположены так же, но только между каждой парой слоев графита. Аналогично построены и др. соединения. В случае С64М один ме-таллич. слой приходится на восемь углеродных.

В отличие от др. щелочных металлов, Na образует соединение с большим избытком углерода: из природные графита получены C120Na, C64Na, C36Na, из искусственно полученного- Na. По уменьшению деформирующего действия на решетку графита при образовании слоистых соединений щелочные металлы располагаются в ряд: Cs, Rb, К, Na, Li. Соед. с графитом образуют также др. металлы-Ва, Sr, Zn, Cd и многие РЗЭ. В соединение с галогенами происходит перенос электронов из зоны проводимости графита к атомам галогена, в результате чего образуются положительно заряженные дырки. наиболее известны бромсодержащие ГРАФИТА СОЕДИНЕНИЯ с., например С8Вr. Синтезированы соединение с фтором состава CF0,676-CF0,998, C2F и C4F.

Получены ГРАФИТА СОЕДИНЕНИЯ с. с кислородсодержащими кислотами, например C24HSO4- *H2SO4 (гидросульфат графита). H2SO4 внедряется в решетку графита в виде ионов HSO4 или молекул. Известны соединение с HF, например C+24HF-2 *2H2F2.

Весьма многочисленны соединение с галогенидами (например, с AlCl3, FeCl3, ZrCl4, UCl4, МоCl5, MoF6, BrF3, ICl), оксига-логенидами (СrО2Cl2, CrO2F2, UO2Cl2, XeOF2), оксидами и сульфидами металлов. Их часто называют "молекулярными комплексами", т. к. они образуются при внедрении галогенидов в решетку графита в виде молекул. Из соединение с галогенидами металлов наиболее изучено соединение с FeCl3, в котором содержание хлорида может достигать 56%; при этом возможные для заполнения слои заняты только на 92%. В случае AlCl3 соединение имеет формулу С+m[АlCl4 + nАlCl3], где соотношение m:(n+l) составляет 1:9, 1:18 или 1:36. Сульфид или хлорид металла с переменной валентностью при внедрении в графит приобретает более высокую степень окисления.

Свойства. Соед. с небольшим содержанием внедрившегося вещества имеют черный цвет и по внешний виду мало отличаются от исходного графита. По мере увеличения содержания их цвет меняется сначала на сине-голубой, затем на желто-оранжевый.

Наиб. интересное свойство ГРАФИТА СОЕДИНЕНИЯ с.- высокая электрич. проводимость, приближающаяся к проводимости Си или Ag, a в ряде случаев даже превышающая ее в 2-5 раз. Макс. проводимость характерна для соединение с акцепторами электронов, например с ICl. Так, электрич. проводимость вдоль оси а: для С82ICl1,08 0,9*10-3 Ом-1*m-1; для C16,3ICl1,1, 2,8*10-3 Ом-1-1; для С33,0ICl1,1 1,3*10-3 Ом-1-1. Эти зна-

чения в 70 раз превышают электрич. проводимость исходного пиролитич. графита и близки к проводимости Аи. С понижением температуры электрич. проводимость Г. с. увеличивается. Соед. с К, Rb и Cs обладают сверхпроводящими свойствами.

Соед. со щелочными металлами не разлагаются при комнатной температуре в инертной атмосфере; легко окисляются; взаи-мод. с Н2 и N2. При высоких температурах металл может испаряться. Химическая способами полностью удалить металл из соединение не удается. При повыш. температурах большинство ГРАФИТА СОЕДИНЕНИЯ с. отличается высокой химический активностью. При термодинамически или химический разложении, которое может протекать весьма бурно, слоистая структура сохраняется без изменений. При гидролизе из этих соединение выделяется только Н2.

Особенность ГРАФИТА СОЕДИНЕНИЯ с. с галогенами, нек-рыми галогенидами металлов и др.-способность удерживать часть внедрившихся атомов или молекул даже при высоких температурах. Такие соединение называют "остаточными", они устойчивы даже при нагревании в нейтральных средах и в вакууме до 1200-1500 °С; предполагают, что внедрившиеся атомы и молекулы закрепляются на дефектах кристаллической решетки графита.

Получение. ГРАФИТА СОЕДИНЕНИЯ с. образуются, как правило, при нагревании графита с внедряющимися в-вами, например с хлоридами металлов-при 230-280 °С, с щелочными металлами-при 300 °С и выше. С бромом графит реагирует при комнатной температуре. В некоторых случаях требуется "катализатор" (например, Cl2), роль которого сводится к обмену электронами с реагентами в случае отсутствия такой способности (по отношению к графиту) у внедряющегося вещества. Катализаторы входят в состав Г. с. Так, при образовании соединение с AlCl3 один атом Cl приходится на три молекулы хлорида, в случае InCl3 или GdCl3-Ha шесть молекул хлорида.

Наиб. подробно изучено образование слоистых соединений с конц. H2SO4 в присутствии окислителей-HNO3, CrO3, КМnО4 и др. Гидросульфат графита получают в виде достаточно крупных образцов в сравнительно больших масштабах, используя анодное окисление пиролитич. графита. Интенсивно изучается синтез слоистых ГРАФИТА СОЕДИНЕНИЯ с. с галогенидами при давлениях до 10 МПа. В этом случае следует ожидать получения соединение с т. называют невнедряющимися в графит галогенидами, например с SeCl4, PCl5, AsCl3. Такие соединения может быть основой новых неорганическое материалов.

Применение. Пром. применение ГРАФИТА СОЕДИНЕНИЯ с. очень быстро расширяется. Соединения с кислотами используют в химический машиностроении в качестве антифрикционных материалов и химически стойких прокладок. На основе соединений с Li создаются батареи высокой емкости. Соединения с галогенами применяют в органическое синтезе в качестве мягких фторирующих и хлорирующих агентов, с фтором-как твердую смазку, материал катодов (в химический источниках тока) и щеток для электродвигателей. Из смесей ГРАФИТА СОЕДИНЕНИЯ с. с медью или алюминием изготавливают материалы, которые вследствие их малой плотности, высокой электрич. проводимости, сравнительной дешевизны применяют для изготовления проводов. Высокая электрич. проводимость ГРАФИТА СОЕДИНЕНИЯ с. позволяет применять их вместо графита в качестве наполнителей пластмасс. Многие соединение являются катализаторами, в т.ч. полимеризации, изомеризации; соединение К, Rb и Cs катализируют конверсию ортоводорода в параводород. См. также Интеркалаты.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
nike mercurial купить в москве
диагностика холодильника
курсы визажиста стилиста в москве адрес
рамка для номера перевертыш купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)