Курсовая теория на тему Кластеры. Новые соединения.

Содержание:

Введение 2
1. Общая характеристика и физико-химические свойства кластерных соединений 3
2. Методы получения кластерных соединений 6
3. Интерметаллические соединения 11
4. Металлические кластерные соединения 13
Заключение 17
Список использованных источников 20

Введение:

Термин «кластер» происходит от английского cluster — рой, гроздь, груда, скопление. В химии это понятие стало использоваться с 1964 года, когда профессор Ф.А. Коттон предложил называть химические соединения, в которых атомы металла образуют между собой химическую связь, кластерами.
Красота кластерных структур, несомненно, восхищает исследователей. Разве может оставить равнодушным ученого, влюбленного в свою профессию, кластер С60 , структура которого напоминает футбольный мяч. Этот кластер был назван «букминстер-фуллереном» в честь изобретателя геодезического купола [1].
Естественно возникает вопрос, имеют ли кластеры только эстетическое значение, или они играют важную роль в жизни, технике и науке: Проведенные исследования показали, что кластеры переходных металлов проявляют каталитическую активность в различных химических реакциях (гидрирования, карбонилирования, изомеризации и др.). В настоящее время на основе кластеров разрабатывается новое поколение каталитических систем. Речь идет о гетерогенизированных кластерах, о кластерах, которые специальным способом нанесены, привиты, закреплены на поверхности носителя.
В качестве носителя используют оксиды кремния, алюминия, лантана и других металлов, а также органические полимеры или сополимеры, поверхность которых специально модифицирована. В зависимости от природы носителя, условий и способа закрепления того или иного кластера на поверхности представляется возможным создать активный каталитический центр, избирательно ускоряющий необходимую химическую реакцию. Состав и структура формирующегося активного центра определяются в значительной степени режимом процесса гетерогенизации, степенью заполнения и природой активных групп, которые модифицируют поверхность носителя.

Заключение:

Нанотехнологические разработки магнитных материалов остаются одними из самых перспективных отраслей современной нанонауки, которую повсеместно применяют в области химии, физики, биологии, микробиологии, нефтехимии.
В принципе магнитные свойства некоторых тел и вообще свойства магнетизма всегда интересовали человечество, поскольку в его жизни занимают определенное место и играют определенную роль.
Больший интерес к магнетизму наночастиц стали проявлять ученые в начале XXI века. Появлялись, открывались и дооткрывались новые свойства веществ неорганической природы, металлоорганической которые разные ученые и исследователи объединяли приставкой нано, только в зависимости от среды использования того или иного нанообъекта стали называться по — разному – кластеры, магнитные жидкости и пр. Но поскольку физические и химические методы исследования устарели, а новых не появилось, то дать объективную оценку полученным материалом стало невозможно. Но при этом все осознавали мощнейший потенциал данных открытий, который будет не просто технической революцией, а будет способствовать возникновению новых сверхперспективных отраслей науки.
За последние двадцать пять лет было сделано очень много в этой области, у нас появилось достаточно точное понимание и представление о нанообъектах. Производят изготовление всевозможных дисперсных наночастиц, с заданными параметрами, такие как, например сферическое железо и тетраподы магнетита, или очень сложных сплавов FeCo.
Появилось понятие «квантовых размерных эффектов», которые и привлекли внимание ученых к наночастицам, за счет их аномальных физических и химических свойств. С чем это связано, конечно, с размерами, точнее с переходом от макромолекул до частиц в 10-9 плотность состояний в валентной зоне резко снижается, а это и отражает аномальность явлений, связанных с двойственной природой электронов.
Имевшаяся в макро масштабе «непрерывная» плотность состояний заменяется на дискретные уровни, с расстояниями между ними, зависимыми от размеров частиц. При таком микроскопическом состоянии любой материал перестает проявлять чисто физические свойства, присущие ему. Посему исходя из этих соображений, основанных на свойствах наночастиц, их выделили в отдельную область, которую назвали «искусственный атом».

Фрагмент текста работы:

1. Общая характеристика и физико-химические свойства кластерных соединений

Кластерные соединения, комплексные соединения, содержащие несколько атомов металла М, непосредственно связанных между собой сильными или слабыми химическими связями М─М. Ядро из атомов металлов называют кластерным ядром. Кластерные соединения часто называют кластерами. Полиядерное комплексное соединение (ceTa6Cl14⋅7H2OceTa6Cl14·7H2O) впервые было описано в 1907г.
Кластерные соединения известны для большинства химических элементов, но наиболее характерны для переходных 4d4d- и 5d5d-металлов. Обычно связи ceМ−М образуют металлы в низких степенях окисления [2].
Известны кластерные соединения гомометаллические (кластерное ядро состоит из атомов одного металла) и гетерометаллические (ядро состоит из атомов двух, трёх, четырёх и большего числа различных металлов). В зависимости от числа атомов металла различают малые (2–12 атомов), средние (13–40 атомов), крупные (40–100 атомов) и гигантские кластеры (более 100 атомов, верхняя граница размыта) (Рисунок 1).
Примерами гигантских кластеров являются палладиевые кластеры [cePd561Phen60(CH3COO)180] (где cePhen–1,10cePhen–1,10-фенантролин) и полиоксомолибдатные кластеры состава [ceMo132O372(RCOO)30(H2O)]42– (где ceRceR – углеводородный радикал).

Рисунок 1. Примеры гигантских кластеров

В зависимости от типа полиэдра, который образуют связанные атомы металла, различают треугольные (М3), тетраэдрические (М4), квадратные (М4), октаэдрические (М6), тригонально-призматические (М6), икосаэдрические (М12) и др. кластерные структуры [3].
Лигандами в кластерных соединениях чаще всего являются атомы галогенов – галогенидные кластерные соединения, например ceMo6Cl12, халькогенов – халькогенидные кластерные соединения, например ceRe6Te15, кислорода – оксидные кластерные соединения, например ceRb9O2, молекулы монооксида углерода – карбонильные кластерные соединения, например [ceRh4(CO)12], а также органические и элементоорганические группировки (фосфины, олефины, циклопентадиенилы и др.) (Рисунок 2).