1. Көміртектің аллотропиялық түрөзгерістерін атаңыз

Көміртек келесі аллотропиялық түрөзгерістерге ие:

- Алмаз
- Графит
- Фуллерен
- Графен
- Карбин
- Аморфты көміртек (мысалы, күйе, активтелген көмір, кокс)

Бұл аллотроптар тек көміртек атомдарынан тұрса да, олардың кеңістікте орналасуы мен байланысу ерекшеліктері түрлі қасиеттер береді.

2. Көміртектің қандай гибридтену типтерін білесіз, аралық гибридтену дегеніміз не?

Көміртектің негізгі гибридтену типтері:

- sp³-гибридтену – төрт σ-байланыс, тетраэдрлік құрылым (мысалы, алмазда)
- sp²-гибридтену – үш σ-байланыс және бір π-байланыс, жазық құрылым (мысалы, графит, фуллерен)
- sp-гибридтену – екі σ-байланыс және екі π-байланыс, сызықтық құрылым (мысалы, ацетилен, карбин)

Аралық гибридтену – бұл нақты бір типке жатпайтын, sp, sp² және sp³ гибридтенулерінің арасындағы өтпелі күй. Көбінесе күрделі молекулаларда байқалады және гибридтену сипаты орташа немесе бұрмаланған болуы мүмкін.

3. Көміртектің аллотропиялық түрөзгерістерінің химиялық және физикалық қасиеттері өзгеше ме? Жауабыңызды түсіндіріңіз

Иә, көміртектің аллотропиялық түрөзгерістерінің химиялық және физикалық қасиеттері айтарлықтай өзгеше.

- Физикалық қасиеттері:

- Алмаз – өте қатты, мөлдір, электр тогын өткізбейді.
- Графит – жұмсақ, қара түсті, электр тогын жақсы өткізеді.
- Фуллерен – шар тәрізді молекула, кейбір органикалық еріткіштерде ериді.

- Химиялық қасиеттері:

- Алмаз – химиялық тұрғыда инертті, реакцияларға сирек түседі.
- Графит пен фуллерен – химиялық белсендірек, басқа заттармен қосылыс түзуі мүмкін.

Бұл айырмашылықтар көміртек атомдарының молекулалық құрылымына және олардың байланысу тәсіліне байланысты.

4. Фуллерен қандай гибридтену типіне жатады?

Фуллереннің көміртек атомдары sp²-гибридтену күйінде болады. Алайда жазық емес, сфералық құрылымға ие болғандықтан, бұл гибридтену кеңістікте иілген түрде болады.

5. Фуллерендердің қолдану аясы

Фуллерендер келесі салаларда қолданылады:

- Медицинада – дәрілерді тасымалдау, антиоксиданттар, қатерлі ісікке қарсы заттар ретінде.
- Электроникада – нанотранзисторлар, жартылай өткізгіштер.
- Энергетикада – күн батареялары, аккумуляторлар, суперконденсаторлар.
- Катализде – реакциялардың жылдамдығын арттыру үшін.
- Материалдар ғылымында – жаңа наноматериалдар алу үшін.

6. Фуллерендерге басқа химиялық элементтерді енгізгенде олар қалай аталады?

Фуллерендерге басқа химиялық элементтерді енгізгенде келесі түрде аталады:

- Эндофуллерендер – бөгде атомдар фуллереннің ішкі қуысында орналасады.
- Экзофуллерендер – бөгде атомдар немесе топтар фуллереннің сыртқы бетімен байланысады.

7. Экзофуллерендердің суда ерігіштігі қандай?

Кәдімгі фуллерендер суда нашар ериді. Алайда экзофуллерендер құрамына гидрофильді (су сүйгіш) топтар қосылса (мысалы, –OH, –COOH), олардың суда ерігіштігі артады. Мұндай модификациялар фуллерендердің биомедициналық қолданылуын жеңілдетеді.

8. Фуллерендерді алудың қандай жолдары бар?

Фуллерендерді алудың негізгі тәсілдері:

- Электр доғасын қолдану – графит электродтарын вакуумда доғалық разряд арқылы буландыру.
- Лазерлік абляция – графитті лазермен буландыру.
- Пиролиз – көмірсутектерді жоғары температурада ыдырату.
- Плазмалық синтез – жоғары энергиялы плазмада көміртек буларының конденсациясы.

Бұл әдістердің әрқайсысы өнеркәсіптік мақсаттарда немесе зертханалық жағдайда пайдаланылады.