Свойства эндометаллофуллеренов

Информация для студентов / Эндометаллофуллерены / Свойства эндометаллофуллеренов
Страница 1

Особенность электронной структуры эндоэдральных металлофуллеренов, связанная с передачей валентных электронов металла фуллереновой оболочке, фундамен­тальным образом отражается на свойствах этих соедине­ний. Так, эндоэдральные фуллерены, содержащие атомы металлов второй группы, имеют диамагнитные свойства, поскольку инкапсулированный двухзарядный ион металла содержит только полностью заполненные элект­ронные оболочки, а спиновые моменты валентных электронов, находящихся на внешних орбиталях фуллереновой оболочки, полностью скомпенсированы. Это объясняет отсутствие какого-либо сигнала в спектрах ЭПР. Напротив, эндоэдральные фуллерены, содержащие атомы металлов третьей группы, обладают парамагнитными свойствами, поскольку инкапсулированный трехзарядный ион металла передает три электрона на фуллереновую оболочку.

В эндометаллофуллеренах газокинетический размер инкапсулированного атома значительно меньше внутреннего размера фуллереновой оболочки. Отсюда возникает вопрос о положении атома внутри углеродного кластера. Исследования показали, что смещение металла относительно геометрического центра молекулы, связано с передачей валентных электронов от инкапсулированного атома на внешнюю поверхность фуллереновой оболочки и возникающим сильным электростатическим взаимодействием образующегося при этом положительного иона с отрицательно заряженной оболочкой.

Смещение равновесного положения инкапсулированного атома относительно геометрического центра фуллереновой оболочки определяет наличие у таких молекул довольно значительного постоянного дипольного момента. Так, согласно оценке, выполненной авторами работы [13], дипольный момент молекулы Y@C82 составляет 2,5 D. Значение дипольного момента молекулы La@C82 оценивается 3¸4 D [35]. Наличие у эндоэдральных металлофуллеренов постоянного дипольного момента придает материалам на основе этих соединений особые свойства, связанные с возможной ориентацией молекул в кристалле и возникновением постоянной поляризуемости. Такие кристаллы должны обладать сегнетоэлектрическими свойствами и могут найти интересные применения в электронных устройствах.

Перестройка электронной структуры эндоэдральных металлофуллеренов, связанная с переходом валентных электронов металла на внешнюю по отношению к оболочке область, отражается на таких электронных характеристиках молекулы фуллерена, как ее потенциал ионизации и сродство к электрону. Это можно проиллю­стрировать результатами квантово-химических расчетов [36], представленными в таблице 2. Как видно, инкапсулирование атома металла в молекулу фуллерена, с одной стороны, приводит к снижению потенциала ионизации, с другой стороны, энергия сродства эндоэдралов заметно выше, чем пустых фуллеренов.

Таблица 2.

Потенциал ионизации IP, сродство к электрону EA эндоэдральных и полых фуллеренов.

Фуллерен

IP,

эВ

EA,

эВ

Заряд на атоме металла

нейтральной молекуле

катионе

Анионе

Sc@C82

Y@C82

La@C82

C60

C70

C82

6,45

6,22

6,19

7,78

7,64

6,96

3,08

3,20

3,22

2,57

2,69

3,37

2,16

2,59

2,92

2,18

2,61

2,97

2,18

2,60

2,90

Страницы: 1 2 3

Смотрите также

Хроматографические методы
Хроматографический метод – физико-химический метод разделения компонентов сложных смесей газов, паров, жидкостей или растворенных веществ, основанный на использовании сорбционных процессов в ...

Синтез, свойства и применение дифениламина. Амины и их свойства
Дифениламин (N,N-Дифениламин) – ароматический амин, бесцветное кристаллическое вещество, темнеет на воздухе. Чешуйки или мелкие кристаллы от светло-жёлтого до светло-коричневого или расплав ...

Введение
В настоящее время развитие производств, применяющих смесь азотной и серных кислот в качестве нитрующего агента, привело к получению  огромных количеств отработанных кислотных смесей. Эти смеси с эк ...