Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В химии , интеркаляция является обратимым включением или вставка молекулы (или иона) в слоистые материалы со слоистой структурой. Примеры обнаружены в дихалькогенидах графита и переходных металлов . [1] [2]

Модель внедрения калия в графит.

Примеры [ править ]

Графит [ править ]

Одним из известных хозяев интеркаляции является графит , который в качестве гостя интеркалирует калий. [3] Интеркаляция расширяет ван-дер-ваальсовый зазор между листами, что требует энергии . Обычно эта энергия передается за счет передачи заряда между гостем и твердым телом хозяина, т. Е. Окислительно-восстановительным процессом . Два соединения графита калия - это KC 8 и KC 24 . Фториды углерода (например, (CF) x и (C 4 F)) получают реакцией фтора с графитовым углеродом. Цвет сероватый, белый или желтый. Связь между атомами углерода и фтора ковалентная, поэтому фтор не интеркалируется. [требуется разъяснение ]Такие материалы использовались в качествекатодав различныхлитиевых батареях.

Схема внедрения Li в катод из дисульфида титана . Одна ось кристалла TiS 2 набухает, и заряд переходит от Li к Ti.

Обработка графита сильными кислотами в присутствии окислителей вызывает окисление графита. Бисульфат графита, [C 24 ] + [HSO 4 ] - , получают этим способом с использованием серной кислоты и небольшого количества азотной кислоты или хромовой кислоты . Аналогичный перхлорат графита может быть получен аналогичным образом реакцией с хлорной кислотой . [ требуется разъяснение ]

Дихалькогениды металлов [ править ]

Другим хорошо известным семейством хозяев интеркаляции являются слоистые дихалькогениды металлов, такие как дисульфид титана . [4] Характерным образом интеркаляция анализируется с помощью дифракции рентгеновских лучей, поскольку расстояние между листами увеличивается, а также с помощью электропроводности, поскольку перенос заряда изменяет количество носителей заряда.

Структурно родственный вид - оксихлорид железа .

Отшелушивание [ править ]

Крайний случай интеркаляции - полное разделение слоев материала. Этот процесс называется отшелушиванием. Обычно требуются агрессивные условия с использованием высокополярных растворителей и агрессивных реагентов. [5]

Связанные материалы [ править ]

В биохимии , интеркаляция является включением молекул между основаниями ДНК. Этот процесс используется как метод анализа ДНК, а также является причиной некоторых видов отравлений.

Клатраты - это химические вещества, состоящие из решетки, которая улавливает или содержит молекулы. Обычно клатратные соединения являются полимерными и полностью охватывают молекулу гостя. Соединения включения часто представляют собой молекулы, тогда как клатраты обычно являются полимерными. В отличие от клатратных соединений интеркаляционные соединения не трехмерны. [6] Согласно IUPAC , клатраты - это «соединения включения, в которых молекула-гость находится в клетке, образованной молекулой-хозяином или решеткой молекул-хозяев». [7]

См. Также [ править ]

  • Клатратное соединение : где молекула включена в решетку
  • Соединение интеркалирования графита
  • Интеркаляция (биохимия)
  • Укладка (химия)

Заметки [ править ]

  1. ↑ Стэнли М. Уиттингем (2 декабря 2012 г.). ИНТЕРКАЛЯЦИОННАЯ ХИМИЯ . Эльзевир. ISBN 978-0-323-14040-9. Дата обращения 18 мая 2016 .
  2. ^ В. Мюллер-Вармут; Р. Шёлльхорн (6 декабря 2012 г.). Прогресс в исследованиях интеркаляции . Физика и химия материалов с низкоразмерными структурами 17. Springer Science & Business Media. ISBN 978-94-011-0890-4. Дата обращения 18 мая 2016 .
  3. ^ Holleman, AF; Виберг, Э. "Неорганическая химия" Academic Press: Сан-Диего, 2001. стр. 794 ISBN 0-12-352651-5 . 
  4. ^ Kikkawa, S .; Kanamaru, F .; Коидзуми, М. (1983). «Слоистые интеркаляционные соединения». Неорганические синтезы . Том 22. с. 86. DOI : 10.1002 / 9780470132531.ch17 . ISBN 0-471-88887-7.
  5. ^ Nicolosi, V .; и другие. (2013). «Жидкое расслоение слоистых материалов». Наука . 340 (6139). DOI : 10.1126 / science.1226419 . hdl : 2262/69769 .
  6. Перейти ↑ Atwood, JL (2012). «Соединения включения». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a14_119 .
  7. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) " clathrates ". DOI : 10,1351 / goldbook.C01097