Khimik Viktor Avdeev pe matricea de grafit, metale supracomprimate și intercalarea vermiculitului natural.
Cum se introduc diferite substanțe în matricea de grafit? Cum de a obține un metal supercomprimat? Ce este interesant despre reacția de intercalare în vermiculitul natural? Viktor Avdeev, doctor în științe chimice, răspunde la aceste întrebări și la alte întrebări. **
.[Intro]
procesul de intercalare a fost studiat mai ales prin exemplul de grafit, deoarece sa dovedit că acest lucru este cel mai convenabil matrice - un stabil, ușor de divizat, și introducerea de grafit intercalat are loc, probabil, cel mai convenabil mod. Deși trebuie să spun că, atunci când vorbim de intercalare, desigur, să ia în considerare matricea stratificat, iar aici putem aminti vermiculit sau mică naturală, pe care știm cu toții, sau nitrura de bor hexagonala, sau titan disulfură - este, de asemenea, matrice stratificat, în care există o reacție de intercalare și implantare.
Dacă vorbim despre grafit, atunci sute de substanțe sunt intercalate sau introduse în matricea de grafit. Mai întâi, toate acestea sunt metalele alcaline - de la litiu la cesiu, acestea sunt metalele alcalino-pământoase, clorurile, interhaloidele, acizii - practic întreaga serie de acizi anorganici și organici, aceștia sunt clorurile. Frecvent, se efectuează și reacții de co-intercalare.
Intercalarea poate fi efectuată într-o manieră controlată. De exemplu, dacă introducem în fiecare spațiu între grilajele de grafit, atunci se formează articulațiile de inserție în prima etapă, dacă în fiecare secundă, apoi în cea de-a doua etapă, în fiecare al treilea slot al treilea și așa mai departe.
învățat să se introducă în ultimul deceniu, de exemplu, un strat - litiu, un alt strat - potasiu, și controllably, sau, de exemplu, un strat poate fi: mesh grafit, potasiu, mercur, potasiu, mercur, potasiu, - adică este un cinci straturi sau ambalare pe trei straturi. În general, aceasta este o arhitectură unică.
Uneori ele combină metale alcaline și cloruri sau metale alcaline și metale tranziționale sau, de exemplu, cloruri și inter-halide - aici combinația este foarte largă. Una din substanțele pe care le-am studiat este sistemul "grafit-iod-clor", iar aici este posibil să se schimbe raportul dintre elementele de penetrare în domenii foarte largi.
Ce este interesant despre intercalare? În primul rând, este utilizat pe scară largă în electrochimie - un sistem cu litiu, aproape 1000 de brevete în fiecare an în lume studiază numai sursele chimice ale energiei electrice pe baza de „carbon - litiu“ sau sisteme, inclusiv astfel de sisteme. Intercalarea este, de asemenea, un mijloc de obținere a unor noi grafite expandate termic. Intercalarea este, de asemenea, o modalitate de a schimba structura rețelelor de grafit. De exemplu, litiu - unul dintre puținele elemente, care pot fi puse în aplicare nu numai la carbon sau ochiuri de grafit între grilele, dar odată introduse la temperaturi relativ scăzute, puțin mai mult de 400 de grade, poate reacționa cu ochiuri de grafit, formând carburi. Și astfel este posibil să se îndepărteze fiecare al șaselea, fiecare al patrulea atom de carbon și de a gestiona defect plasă de grafit.
Un mod similar, dar mai tehnologic - când se introduc acizi sau oxizi. Aici este posibil să se formeze mai întâi compușii interstițiali și apoi un alt tip de legătură, o legătură covalentă, de exemplu "carbon-oxigen". Acest lucru conduce la faptul că o plasă plată, sp 2-hibridizarea trece într-o linie curbă într-un mod special, iar legătura chimică a carbonului se transformă deja în sp3-hibridizare. Acest așa-numit oxid de grafit, această metodă este utilizat pe scară largă pentru a produce grafen. Aceasta este, în primul rând, forma oxid de grafit, grafitul este împărțit în acest fel, apoi plasa în sine este reconstruită într-un fel sau altul și se obțin compuși solubili.
Un alt agent care este utilizat pe scară largă este fluorura. În interacțiunea dintre fluorul și grila de grafit, se produce și interacțiunea chimică, se pot forma compușii CF, sau C2F, unde reacția nu se termină.
În centimetri cubi ai unui astfel de compus, în ciuda faptului că concentrația atomică este doar o treime, nucleele de litiu sunt cu 20% mai mari decât în litiul pur.
Acest efect sau acest fenomen, aceste materiale pot fi folosite în surse chimice de curent.
Cel mai uimitor rezultat obținut când am introdus cesiul. De fapt, cu reacțiile de inserție, grosimea grătarului de grafit rămâne neschimbată - așa cum a fost de 35 de angstromi, rămâne, se deplasează numai în afară, distanța dintre grilajele de grafit crește. Dacă vorbim despre distanțe crescătoare, atunci este de la 3,7 angstromi la 15 angstromi, în funcție de ceea ce se introduce.
Introducerea cesiu, compusul C4 Cs, și am luat-o sub presiune înaltă. Și sa constatat că nucleele de cesiu per centimetru cub de un astfel de compus în două ori și jumătate mai mare decât în cesiu metalic pur în aceleași condiții. Noi numim această stare fenomen supercompressed de metale, acest fenomen se observă, la presiuni de 1-2 mii de atmosfere, iar volumul ocupat de metale într-o grilă de grafit, aproximativ la fel ca și în sute de mii sau chiar milioane, în cazul atmosfere cu litiu sau milioane de bare.
Studiind împreună cu fizicienii reacțiile de penetrare și proprietățile acestor materiale, am descoperit mai întâi fenomenul de superconductivitate. Cu toate acestea, când HTSC era deja deschis, aceste rezultate nu erau atât de strălucitoare. Dar este important ca superconductivitatea bidimensională să fi fost prezisă în studiile teoretice ale lui Little și Ginzburg. De fapt, am reușit să confirmăm acest lucru.
O aplicație interesantă a experienței acumulate este intercalarea sau studiul reacției de intercalare în vermiculitul natural. Aceasta este o structură de straturi de oxid și se întâmplă astfel încât matricea să conțină apă, când este încălzită la aproximativ 900-1000 de grade, apa se transformă într-o stare gazoasă și se extinde la grile și straturi și se obține spumermiculită.
Pe baza experienței dobândite în studiul reacției grafitului, un grup de cercetători condus de profesorul Godunov a învățat cum să proceseze chimic vermiculitul natural, pe lângă apa naturală, pot fi introduse și alte substanțe. Acest lucru a permis creșterea gradului de spumare cu 3-5 ori, iar acest lucru a ajuns acum la o aplicare largă în industrie atunci când se creează materiale de întârziere a incendiilor și de protecție împotriva căldurii.
Acum, în colaborare cu plante „Gazprom“ în construcție, pe baza noilor tehnologii de spumare vermiculit, undeva în 7000 de tone - sunt materiale care sunt deja utilizate pe scară largă în industria rusă, o dezvoltare originală.
Evaluați articolul:
Trimiteți-le prietenilor: