Rozpustnost fullerenů - Solubility of fullerenes - Wikipedia

C
60 v řešení
C
60 v extra panenském olivovém oleji s charakteristickou fialovou barvou nedotčené C
60 řešení

The rozpustnost fullereny je obecně nízká. Sirouhlík rozpouští 8 g / l C60 a nejlepší rozpouštědlo (1-chlornaftalen ) rozpouští 53 g / l. nahoru Přesto jsou fullereny jediné známé allotrope uhlíku, který může být rozpuštěn v běžných rozpouštědlech při pokojové teplotě. Kromě těchto dvou zahrnují dobrá rozpouštědla pro fullereny 1,2-dichlorbenzen, toluen, p-xylen, a 1,2,3-tribrompropan. Fullereny jsou vysoce nerozpustné ve vodě a prakticky nerozpustné v methanolu.

Řešení čistého C60 (buckminsterfullerene) mají tmavě fialovou barvu. Řešení C70 jsou červenohnědé. Větší fullereny C
76 na C
84 mají různé barvy. C
76 má dvě optické formy, zatímco jiné větší fullereny mají několik strukturních izomerů.

Obecné úvahy

Některé fullerenové struktury nejsou rozpustné, protože mají malou mezera v pásmu mezi zemí a vzrušené stavy. Patří mezi ně malé fullereny C
28,[1] C
36 a C
50. The C
72 struktura je také v této třídě, ale endohedrální verze s pasti lanthanid -skupinový atom je rozpustný v důsledku interakce atomu kovu a elektronických stavů fullerenu. Výzkumníci byli původně zmateni C
72 chybí v extraktu sazí generovaných fullerenovou plazmou, ale nachází se v endohedrálních vzorcích. Fullereny s malou pásovou mezerou jsou vysoce reaktivní a váží se na jiné fullereny nebo na částice sazí.

Rozpustnost C
60 v některých rozpouštědlech vykazuje neobvyklé chování v důsledku existence solvátových fází (analogů krystallohydrátů). Například rozpustnost C
60 v benzen roztok vykazuje maximum při asi 313 K. Krystalizace z roztoku benzenu při teplotách pod maximem vede k tvorbě trojkrystalického pevného solvátu se čtyřmi molekulami benzenu C
60·4C
6H6 což je ve vzduchu dost nestabilní. Z řešení se tato struktura rozkládá na obvyklé obličejově centrovaný kubický (FCC) C
60 za pár minut. Při teplotách nad maximem rozpustnosti není solvát stabilní ani po ponoření do nasyceného roztoku a taje za vzniku fcc C
60. Krystalizace při teplotách nad maximem rozpustnosti vede k tvorbě čistého FCC C
60. Krystaly o velikosti milimetru C
60 a C
70 lze pěstovat z roztoku jak pro solváty, tak pro čisté fullereny.[2][3]

Tabulka rozpustnosti

Následuje několik hodnot rozpustnosti pro C
60 a C
70 z literatury:[Citace je zapotřebí ]; konkrétně koncentrace v gramech na litr pro nasycené roztoky.[4][5][6][7][8]

SolventníC
60		C
70
1-chlornaftalen51ND
1-methylnaftalen33ND
1,2-dichlorbenzen2436.2
1,2,4-trimethylbenzen18ND
tetrahydronaftalen16ND
sirouhlík89.875
1,2,3-tribrompropan8ND
chlorbenzen7ND
p-xylen53.985
bromoform5ND
kumen4ND
toluen31.406
benzen1.51.3
chlorid uhličitý0.4470.121
chloroform0.25ND
n-hexan0.0460.013
cyklohexan0.0350.08
tetrahydrofuran0.006ND
acetonitril0.004ND
methanolu4.0×10−5ND
voda1.3×10−11ND
pentan0.0040.002
heptanND0.047
oktan0.0250.042
isooktan0.026ND
dekan0.0700.053
dodekan0.0910.098
tetradekan0.126ND
acetonND0.0019
isopropanolND0.0021
dioxan0.0041ND
mesitylen0.9971.472
dichlormethan0.2540.080
ND = neurčeno

Viz také

Reference

  1. ^ Guo, T .; Smalley, R.E .; Scuseria, G.E. (1993). "Ab initio teoretické předpovědi C
    28    , C
    28    H4, C
    28    F4, (Ti @C
    28    ) H4a M @C
    28     (M = Mg, Al, Si, S, Ca, Sc, Ti, Ge, Zr a Sn) ". Journal of Chemical Physics. 99 (1): 352. Bibcode:1993JChPh..99..352G. doi:10.1063/1.465758.
  2. ^ Talyzin, A.V. (1997). "Fázový přechod C
    60    −C
    60    *4C
    6    H6 v kapalném benzenu ". Journal of Physical Chemistry B. 101 (47): 9679–9681. doi:10.1021 / jp9720303.
  3. ^ Talyzin, A.V .; Engström, I. (1998). "C
    70     v benzenových, hexanových a toluenových řešeních “. Journal of Physical Chemistry B. 102 (34): 6477–6481. doi:10.1021 / jp9815255.
  4. ^ Beck, Mihály T .; Mándi, Géza (1997). "Rozpustnost C
    60    ". Fullereny, nanotrubice a uhlíkové nanostruktury. 5 (2): 291–310. doi:10.1080/15363839708011993.
  5. ^ Bezmel'nitsyn, V.N .; Eletskii, A.V .; Okun ', M.V. (1998). "Fullereny v řešeních". Fyzika-Uspekhi. 41 (11): 1091–1114. Bibcode:1998PhyU ... 41.1091B. doi:10.1070 / PU1998v041n11ABEH000502.
  6. ^ Ruoff, R. S.; Tse, Doris S .; Malhotra, Ripudaman; Lorents, Donald C. (1993). „Rozpustnost fullerenu (C
    60    ) v různých rozpouštědlech “     (PDF). Journal of Physical Chemistry. 97 (13): 3379–3383. doi:10.1021 / j100115a049.
  7. ^ Sivaraman, N .; Dhamodaran, R .; Kaliappan, I .; Srinivasan, T. G .; Vasudeva Rao, P. R. P .; Mathews, C. K. C. (1994). "Rozpustnost C
    70     v organických rozpouštědlech “. Fullerene Science and Technology. 2 (3): 233–246. doi:10.1080/15363839408009549.
  8. ^ Semenov, K. N .; Charykov, N. A .; Keskinov, V. A .; Piartman, A. K .; Blokhin, A. A .; Kopyrin, A. A. (2010). "Rozpustnost lehkých fullerenů v organických rozpouštědlech". Journal of Chemical & Engineering Data. 55: 13–36. doi:10.1021 / je900296s.