3. Кнт құрылысы және түрлерін атаңыз.

Жапон ғалымы Сумио Иджиманың 1991 жылы жарыққа шыққан, көміртекті нанотүтікшелердің микросуреттері келтірілген мақаласынан кейін бүкіл әлем ғалымдарының түтікшелерге деген қызығушылығы артты. Ииджима оларды көміртекті молекулярлы талшықтар деп атаған. КНТ графен қабатымен қапталған наномөлшерлі көміртекті цилиндрден тұрады. Графен қабатының оралу қабілетіне байланысты үш түрлі цилиндрлік КНТ ажыратуға болады: ахиральді «кресло» типті (әрбір алты бұрыштың екі жағы нанотүтіктер осіне перпендикуляр орналасқан) және ахиральді «зигзаг» типті (әрбір алтыбұрыштың екі жағы нанотүтікше осіне параллель орналасқан) және хиральді (спираль тәрізді алтыбұрыштың жақтарының нанотүтікше осіне 0 немесе 90˚-тан өзге бұрышпен орналасуы). Олардың айырмашылығын 1.33-суреттен көруге болады.

а б с

1.33-сурет. а – хиральді, б – ахиральді «кресло» тәрізді, с – ахиральді «зигзаг» тәрізді көміртекті нанотүтікшелер.КНТ беткі қабатының екіөлшемді құрылымы оралу векторымен (хиральділік) сипатталады С_h және (1.2) теңдеумен анықталады: (1.2)мұндағы, а₁ және а₂ – гекагональді тордың бірлік векторлары, n, m – бүтін сандар (хиральділік индексі). Индекстерді енгізу 1.34-суретте көрсетілген. n және m шамалары нанотүтікшенің диаметрімен d байланысты (1.3): мұндағы, а - жазық көміртекті және хиральді бұрышты (θ шамасы зигзаг конфигурациясынан ауытқу шамасын көрсетеді (1.4), 0 мен 30⁰ шамасы аралығында болады) тордағы атомаралық қашықтық (0,1421 нм):

не (1.4)

1.34-сурет. Бірқабатты көміртекті нанотүтікшелерді белгілеуші индекстер мен векторлар.Кресло типті ахиральді КНТ индексі (n,n) және θ=30⁰, ал зигзаг типті КНТ КНТ индексі (n,0) немесе (0, m) және θ=0⁰, хиральді КНТ (n,m) индексті, 0<θ<30⁰ аралығында болады. (n,0) КНТ-дің радиусы нм, ал (n, n) КНТ –дің радиусы теңдеуімен анықталады.

Бұл теңдеулерді қолдану арқылы КНТ диаметр шамаларын анықтауға болады.Екіқабатты КНТ тұрақты түтікшелер қатарына жатады. Олар бірнеше құрылымдық варианттар түзе алады. Оларды жалпы төрт топқа бөлуге болады: зигзаг@зигзаг, кресло@кресло, зигзаг@кресло, кресло@зигзаг.

4.Көміртекті нанобөлшектердің негізгі морфологиялық формаларын атаңыз.

Көміртек бос күйінде алмаз, графит, карбин деп аталатын аллотропиялық күйлерінде кездеседі. Табиғи қосылыстары карбонаттар (СаСО3 • MgCО3 - доломит, СаСО3 - мәрмәр, MgCО3 - магнезит). Байланысқан күйде көмірде, мұнайда, табиғи газдардакездеседі. Бос күйінде көміртек улы емес, ал оның қосылыстары CO - иіс газы, ССl4 - төрт хлорлы көміртек, CS3 — күкірттікөміртек улы заттар.Аллотропиялық түрезгерістері кристалдық торларының әр түрлілігімен сипатталады. Алмаз ең катты зат, графит май тәрізді жылтыр сұр түсті жұмсақ зат. Графит 2000°С-да, төменгі қысымда карбинге айналады. Жаңадан алынған фуллерен деген түрі де бар, ол футбол добы сияқты құрылысты болады. Көміртектің бұл түр өзгерістерінеаморфты көміртекті қосуға болады. Оны ағаш көмірін, тас көмірді ауа қатысынсыз құрғақ айдау арқылы алады. Сонда алынған көмірде өз бетіне газдарды, сұйықтарды сіңіретін қасиет (адсорбция) пайда болады. Қолданылуы; Алмаз - бұрғылар жасау үшін, қырланған алмаздан бриллиант, әшекейлі зат әзірленеді.Графит – қарындаштың өзегі,электродтар дайындауда.Кокс (C) тотықсыздандырғыш ретінде металл өндіруде.Активтелген көмірдің адсорбциялық қасиеті медицинада және газтұтқыштар (противогаз) әзірлеуде қолданылады. Аллотропия ( көне грекше: αλλος — «басқа», τροπος — «қасиет; сипат» ) - өзінің құрылысы мен қасиеті жағынан әр түрлі екі немесе бірнеше қарапайым заттар түріндегі химиялық элементтің болуы. Аллотроптық , аллотропия – химиялық элементтіңқұрылымдары мен қасиеттері әр түрлі екі немесе одан да көп жай зат түрінде болуы. Аллотроптық құбылыс: 1) атомдар саны әр түрлі молекулалар (оттек [О2 ] және озон [О3 ], сондай-ақ екі атомды [Р2 ] және төрт атомды [Р4 ] фосфор молекулалары, т. б.) түзілуінен; 2) полиморфтанудың бір түрі болып табылатын әр түрлі кристалдық үлгілері (алмаз және графит түріндегі көміртегі;күкірттің ромбтық және моноклиндік үлгілері; сұр және ақ қалайы; a, b, d темірлер, т.б.) түзілуінен пайда болады. Ашылған элементтердің саны 100-ден асса, олардың Аллотроптық түрлері 400-ге жетеді. Аллотроптық түрлерді атомдардың геометриялық орналасуына қарай жіктейді. Сондай-ақ кристалдық құрылымы бірдей бола тұра, заттар әр түрлі физикалық күйде болады. Мыс., темір 719°С-та (Кюри нүктесі) ферромагниттік күйден ферромагниттік емес күйге ауысқанымен оның кристалдық құрылымы өзгеріссіз қалады.Көміртегінің негізгі классикалық аллотропты формалары: графит және алмаз. Графит– минерал, көміртектің (С) Жер қыртысында ең жиі кездесетін әрі тұрақты гексагондық полиморфтық түрі. Гексогональдік сингонияда кристалданады. Табиғатта кристалы жетілген графит (грекше grapho – жазамын) сирек ұшырайды, көбінесе, қабыршақ, түйіршік, кейде домалақ агрегаттар күйінде кездеседі. Түсі қара, сұр, қара сұр, ұстағанда май сияқты, қолға жұғады, металдай жылтыр. Қаттылығы 1, ал қабат ішінде 5,5 және одан артық, меншікті салмағы 2,2 г/см3. Балқу температурасы 3850Ғ500С. Электр тогын, жылуды жақсы өткізеді. Қышқылға төзімді, жоғары температурада ғана тотығады. Отқа берік, балқыған металға салса еріп, амфотерлік қасиеті бар оксидтер түзеді, балқығанселитрада жанады. Жеңіл өңделеді, жұмсақ, майысқыш. .