Нанотрубки

         Нанотрубки - это структуры, состоящие из узкого цилиндрического канала, образованного атомами и молекулами. Они представляют собой одномерные наноматериалы с уникальными свойствами и широким спектром применений.

Существует несколько видов нанотрубок, каждый из которых имеет свои особенности и уникальные характеристики. Одним из наиболее распространенных типов нанотрубок являются углеродные нанотрубки. Они состоят из атомов углерода, организованных в гексагональную решетку. Углеродные нанотрубки обладают высокой прочностью, термической и электрической проводимостью, что делает их идеальными для применения в электронике, медицине и других отраслях.

Еще одним типом нанотрубок являются нанотрубки из оксидов металлов. Они состоят из атомов металла и кислорода, и обладают различными свойствами в зависимости от типа металла. Эти нанотрубки нашли применение в области каталитической химии и энергетики.

Также существуют нанотрубки из полимерных материалов, которые обладают высокой гибкостью и прочностью. Они применяются в биомедицине, материаловедении и других областях.

Таким образом, нанотрубки представляют собой уникальные структуры с широким спектром применений. Исследования в этой области продолжаются, и они могут иметь значительный вклад в различные научные и технические области.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УГЛЕРОДЕ

Углерод в периодической системе Менделеева расположен 4-й группе, атомный номер 6, атомная масса 12.011 /7/. Ядро изотопа состоит из шести протонов и шести нейтронов. В1961 году Международным союзом фундаментальной и прикладной химии изотоп  выбран основной единицей измерения атомной массы. Изотоп  радиоактивен и имеет период полураспада 57600 лет, имеется также нуклеотид .

Нейтральный атом углерода содержит шесть электронов. Два из них находятся вблизи ядра и образует первый K-слой (1s-состояние). Следующие четыре электрона образуют второй электронный L-слой. Два из четырех электронов находятся в 2s-, а два – в 2p-состоянии.

Нейтральный атом углерода в основном состоянии двухвалентен и имеет конфигурацию 122. Однако в большинстве химических соединений углерод четырехвалентен. Это состояние получается при переходе одного электрона из состояния 2sв 2p; данному возбужденному состоянию соответствует конфигурация 12s222. Электронные облака, имеющие вид объемных восьмерок, вытянуты вдоль координатных осей. Переход атома углерода из основного состояния 122 в возбужденноесостояние 12s2требует энергии порядка 400 кДж/моль, которая затем компенсируется при образовании химических связей. [1, c. 56]

Существуют три основные валентные состояния атома углерода, от которых зависит характер химических связи между атомами углерода – за счет перекрывания электронных оболочек. От его степени зависит прочность связей. Вытянутые в виде восьмерок 2p-орбитали образуют направленные связи.

Первое валентное s-состояние описывается тетраэдрической моделью. В таком состоянии находится углерод в молекулах метана , где атом углерода расположен в центре тетраэдра, в вершинах которого на одинаковых расстояниях от C- атома расположены атомы водорода. Углы между направлениями C-H связей одинаковы(109,5°), и эти четыре эквивалентные связи получаются в результате смещения одного s-электрона и трех p-электронов. В этом случае отсутствует четкое подразделение на s- и p- электроны, и атом углерода находится в гибридном состоянии. Данная модель хорошо объясняет конфигурацию связей углеродных атомов в кристалле алмаза и предельных углеводородах. Рисунок данной модели изображен на рис. 1.

Всего 27 источников