Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Лекции МГУ: элементы 14 группы (три лекции)

Ключевые слова:  германий, кремний, лекции, олово, свинец, тьютору, углерод

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

30 декабря 2011

"Нанометр" параллельно с сайтом химического факультета МГУ продолжает публикацию материалов лекций общего потока 1 курса химического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова "Общая и неорганическая химия", которые (надеемся, что лишь с небольшой задержкой) будут появляться 2 раза в неделю и содержать как иллюстративные материалы, так и "живую" видеозапись лекции. В каждой лекции будут содержаться один или несколько вопросов для размышлений, направленных на подготовленных (точнее, мотивированных студентов).

Ниже приводятся материалы лекции с двадцать третьей по двадцать пятую для химиков (Большая химическая аудитория, химический факультет МГУ), сначала иллюстративные, потом появится видеозапись.

Название лекции: Лекция 23-25. Элементы 14 группы.

Лектор: проф. А.В.Шевельков

Демонстрационные эксперименты: к.х.н., доц. С.Г.Дорофеев

Аудитория: БХА, химфак МГУ

Уровень: "новобранцы" химического факультета МГУ (студенты - химики)

Дополнительные вопросы лектора для официальных слушателей (повышение рейтинга по курсу для желающих): как получают и где применяется пористый кремний (ответы присылать на адрес электронной почты, указанный на 1 слайде ПЕРВОЙ лекции) Текущие ответы собираются, в декабре будет сделана проверка всех присланных решений.

Архивы лекций прошлых лет и предщественники - аналоги текущих лекций можно посмотреть на сайте химического факультета МГУ, в разделе учебных материалов по неорганической химии. Просьба обратить внимание, что перепечатка материалов с сайта химического факультета запрещена политикой конфиденциальности сайта химического факультета МГУ.

Использование приводящихся ниже материалов лекций в коммерческих целях также запрещено, запрещается также размещение лекций на других сайтах без согласования с авторами лекций (разумеется, за исключением сайта химического факультета МГУ, где они также будут постепенно появляться). При использовании (полном или частичном) материалов лекций в образовательных целях ссылка на текущий адрес лекции (гиперссылка) с указанием авторства и принадлежности лекций химическому факультету МГУ безусловно ОБЯЗАТЕЛЬНЫ.

Предыдущие лекции:

Прикрепленные файлы:
Lectures_group_14-2011.pdf (2.59 Мб.)

Материалы лекций (при использовании ссылка на авторство, гиперссылка на постоянный адрес лекции и принадлежность материалов курсу "Общая и неорганическая химия" химического факультета МГУ обязательны!).

 

Get the Flash Player to see this player.


1 часть видеолекций.
скачать встроить

Get the Flash Player to see this player.


2 часть видеолекций.
скачать встроить

Get the Flash Player to see this player.


3 часть видеолекций.
скачать встроить



Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 28 ноября 2011 11:13 
Интересный анимационный фильм-"мультик" о графене сделали в Кембридже (Here's a nice short film (produced at Cambridge University) showing what's graphene's all about)
При просмотре pdf иллюстративных материалов лекций бросились в глаза несколько неточностей и других серьёзных недоработок. Надеюсь, их учёт позволит в дальнейшем совершенствовать лекции, чтобы они, без существенного увеличения объёма, могли удовлетворять самым высоким требованиям:
1.) Странно, что для Si степень окисления -4 указана без скобок, а для Ge - в скобках. Как результат вторичной периодичности, электроотрицательность Ge существенно выше, чем для Si, вследствие чего германидов с ионом Ge-4 даже больше, чем силицидов с ионом Si-4, за счёт соединений высоковалентных металлов - La4Ge3 и ThGe не имеют кремниевых аналогов. Тем более странно, что степень окисления -4 для Sn и Pb вообще не указана - для всех щелочноземельных металлов с магнием, а также для европия и иттербия существуют соединения M2Sn и M2Pb, относыщиеся к структурным антитипам ионных дигалогенидов (как стабильны и многие M2Si и M2Ge, но не все - метастабильность полученного Ba2Si обусловлена размерным фактором, тем же, что определяет эндотермичность недавно полученных метастабильных нитридов щелочных металлов Na3N и K3N). Наличие степени окисления -4 в соединениях от Mg2Si до Mg2Pb подтверждается не только их структурным типом, но и полупроводниковыми свойствами. Похоже, при указании сравнительных устойчивостей степени окисления -4 в лекции имелись в виду водородные соединения, что некорректно. Водородные соединения тетрелов нельзя использовать как общий пример соединений со степенью окисления -4, так как электроотрицательности тетрелов и водорода близки, и знак их разности нелинейно меняется: при всей близости свойств SiH4 и GeH4, первый из них - всё же гидрид (со степенью окисления кремния +IV, а не -IV), а второй - германид (как CH4 - карбид водорода, а не наоборот).
2) Температура сублимации графита сильно занижена (надо, как и в прочих случаях, приводить при атмосферном давлении), а плавления под давлением - вообще не указана, хотя, как к настоящему времени установлено (например, в работах с участием Башарина в Институте высоких температур), она является рекордно высокой среди всех известных твёрдых веществ, намного превышая температуру плавления смешанного монокарбида гафния-тантала, считавшуюся рекордной раньше. В том числе, на графике зависимости температур плавления и кипения от номера периода обе линии для углерода нельзя сводить в одну точку.
3) Если отдельно упоминать алмаз и лонсдейлит, то тогда и политипы графита тоже следует рассматривать по отдельности.
4) Странно, что не указаны термические свойства фуллеренов - хотя бы на примере важнейшего C60. Хотя МГУ выпускал толстенную книгу "Фуллерены" (Сидоров, Юровская и др.) с достаточно полным обзором свойств.
5) Перечислены далеко не все известные аллотропы элементов группы: из холодного графита при высоком давлении получается моноклинная форма sp3-C, отличная от политипов алмаза, при сверхвысоком давлении (достигаемом, в частности, фемтосекундной лазерной обработкой поверхности графита) углерод переходит в форму плотнее алмаза с 8 атомами в решетке, та же форма получена при сбросе давления из металлического кремния высокого давления (для германия аналогичным способом получена новая форма с другой структурой). Для кремния и германия получены и другие метастабильные формы - с клатратными структурами, практически очищенные от исходных примесей щелочных металлов - благодаря низким плотностям у них широкие запрещенные зоны, приводящие к появлению оптической прозрачности.
6) Анионы Цинтля образуют не только Ge, Sn и Pb, но и Si - недавно получен целый ряд таких соединений.
7) Фраза об увеличении полярности связи от CH4 к PbH4 - некорректно из-за нелинейного характера этой зависимости, причем с переменами знака.
8) Слайд "Карбиды" следует переименовать в "Бинарные соединения углерода", так как там присутствуют и соединения с более электроотрицательными неметаллами. Отнесение соединений C с P или As к молекулярным не вполне корректно: кроме недавно полученных межмолекулярных соединений фуллерена C60 с P4 или As4, в которых связей C-P и C-As вообще нет, в этих системах получены и столь же метастабильные аморфные полимеры, такие связи заведомо содержащие. Кроме того, метастабильные CS2 и CSe2 известны как в молекулярной, так и в полимерных формах. В МГУ недавно косвенным путем получено новое соединение углерода с серой - sulflower C16S8, плоская молекула которого состоит из восьми сопряженных ароматических тиофеновых циклов. Если промелькнёт рисунок этой молекулы, тем более в связи с МГУ, это надолго привлечёт внимание студентов к лекции.
9) Почему-то карбиды Cu, Ag и Hg, заведомо существующие (как минимум ацетилениды, а для ртути - и другие), хотя метастабильные и взрывчатые, в таблице карбидов не значатся.
10) У фторида C2F4 хорошо известны аналоги вплоть до C2I4 (последний - продукт термического разложения CI4 при плавлении). В отличие от C2F4, остальные галогениды этого типа не дают цепочечных полимеров (стерические причины). У галогенов от хлора до иода известны и очень эндотермичные вплоть до взрывчатости ацетилениды C2Hal2, а также соли трициклических 2пи-ароматических катионов C3Hal3+1 с анионами типа AlHal4-1, известны все шесть гексагалогенбензолов C6Hal6, и соли как минимум двух пергалогенированных циклопентадиенид-анионов C5F5-1 и C5Cl5-1.
11) Кроме CO2, CO и C3O2, известны и другие оксиды углерода - например, меллитовый ангидрид C6(C2O3)3 (получение самой кислоты в лекции упомянуто, спасибо) и скваратные производные ((C4O2)CCCC)3 и ((C4O2)CCCC)4, использованные для in situ генерирования реакционноспособных молекул циклических аллотропов углерода C18 и C24. Если учитывать и соединения со связями O-H и O-M, то следует упомянуть особый, весьма многочисленный класс веществ - оксоуглероды со своими уникальными особенностями, отличными от обычной органики, поэтому целесообразно упоминать о них в лекции по неорганической химии отдельным слайдом. А именно, на этом слайде следует указать 2пи-ароматические C6O6-2, C5O5-2, C4O4-2, C3O3-2 и логически продолжающий ряд их предшественник C2O2-2 (получаемый из CO и щелочных металлов - вполне неорганически), тример последнего C6O6-6 и продукт его протонирования C6(OH)6, хинон 1,4-C6O2(OH)4, насыщенные циклы C4(OH)8, C5(OH)10, C6(OH)12, а также ациклические C2(OH)2(COOH)2, C2(OH)4(COOH)2, C(OH)2(COOH)2, (COOH)2. Как критерий для возможности упоминания вещества в курсе неорганической химии, можно рассматривать отсутствие связей C-H, кроме простейшего соединения этого класса - метана - и других углеводородов, получаемых гидролизом карбидов (C2H2, C3H4).
12) Отдельного слайда (а может быть, на одном всё не уместится - потребуется два) заслуживает и класс веществ, химия которого, хотя известна давно, в последние годы бурно развивается - соединения углерода с азотом. На этом слайде желательно упомянуть мочевину CO(NH2)2, тиомочевину CS(NH2)2, карбамат аммония NH4NH2CO2, цианамиды (CaCN2, Na2CN2, NH2CN, NH4HNCN, ковалентные Si(NCN)2 и SiN(NCN)), дициандиамиды NaC2N3, NH4C2N3 и их тримеры Na3C3N3(NCN)3, (NH)3(CNCN)3, соли C(NCN)3-2, цианаты NCO-1 (в том числе NH4NCO), и их аналоги NCS-1 и NCSe-1, кислота HNCO и ее тример (CO)3(NH)3, карбонилцианат CO(NCO)2 и его полимер, галоцианы HalCN и их тримеры (HalCN)3, три изомерных тетрамера циановодорода C2(NH2)2(CN)2, гексааминобензол C6(NH2)6, важная перцианоорганика C(CN)3-1, C(CN)4, C2(CN)4, C5(CN)5-1, C6(CN)6, дициан (CN)2, его аморфный полимер и тример C3N3(CN)3, гуанидин C(NH2)2NH и его соли C(NH2)3+1, дициандиамин (NH2)2CNCN, дигуанидин (H2N)2CNC(NH2)NH, меламин C3N3(NH2)3, мелем C6N7(NH2)3 и его производные C6N7Hal3, C3N4(NH)3(CO)3, C6N7(NCN)3-2, мелон поли-C6N7(NH2)NH, как минимум 3 формы полимерного нитрида углерода C3N4 (мелемоидная графитоподобная и плотные sp3-формы альфа и бета) и две возможных структуры реакционноспособного мономера.
13) Называть твёрдые SiO и GeO индивидуальными соединениями можно только с большой долей условности. Обычно это метастабильные аморфные вещества переменного состава с сосуществованием всех возможных окружений атомов Si или Ge от 4 атомов Si или Ge до 4 атомов O в различных пропорциях, зависящих от условий получения - чем медленнее закалка паров монооксида, тем больше доля двух крайних типов координаций, вплоть до распада в нанокомпозит элемента и диоксида.
14) Студентам-химикам нельзя называть SiO2 нерастворимым: хотя равновесная растворимость SiO2 в воде достигается медленно, она достаточно велика (по памяти - около 0,01%), и растворы H4SiO4 с такой или меньшей концентрацией устойчивы к полимеризации.
15) На рисунке структуры Sn6O4(OH)4 почему-то не все связи нарисованы. У всех атомов олова координационное число 4, и у всех атомов кислорода в составе групп OH - тоже.
16) Следовало бы сказать о наличии признаков амфотерности у диоксидов от SiO2 до PbO2: все они с H3PO4 легко образуют фосфаты (обычно MP2O7, но для кремния известен и ортофосфат), где тетрелы октаэдрически координированы (в том числе кремний!), а как минимум начиная с олова известны и сульфаты. Октаэдрическая координация кремния, хотя и очень редко, встречается даже в некоторых силикатах - так, есть минерал таумасит {Ca3[Si(OH)6](H2O)12}(SO4)(CO3) с анионом Si(OH)6-2 с формой, типичной для гидроксостаннатов.
17) Среди интеркалатов графита имеет смысл упомянуть принципиально отличное от ковалентных C4F и CF бинарное соединение - бромид графита, а также для сравнения с ними упомянуть другие производные от структур элементов низшие галогениды - молекулярные соединения фуллерена C60 с S8, P4 (а могут быть и с галогенидами углерода - тоже в сумме бинарные) и клатратный субиодид германия {Ge(43+1/3)I(2+2/3)}I8.
18) На схеме превращений фуллерена C60 следует упомянуть его полимеризацию давлением через образование квадратных циклов в несколько форм фуллеритов, среди которых есть и обладающие рекордной твердостью (по некоторым данным - может превосходить твердость алмаза).

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Графен
Графен

IX Международная конференция «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества»
3-7 октября 2022 г. состоится IX Международная конференция "Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества" имени чл.-корр. РАН Бурханова Г.С., которая является международным научным форумом, охватывающим: фундаментальные основы разработки материалов функционального назначения, в том числе металлических, особо чистых, керамических, полимерных и композиционных; технологические основы создания наноматериалов; проблемы анализа, аттестации функциональных наноматериалов и их применение.

XIX Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов»
XIX Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов» пройдет 18 - 21 октября 2022 года в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН), г. Москва, в очно-дистанционном формате.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Флуоресцентный шёлк можно получить,подкармливая шелковичных червей углеродными точками. Вопрос выживания кота Шрёдингера. Решение фундаментального вопроса об основном состоянии нитрида бора. Обнаружен новый источник затухания спиновых волн в пленках ферритов гранатов.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.