«Органические цеолиты»
В середине XX века Шеффером и сотрудниками было обнаружено, что большая группа неорганических комплексных соединений общей формулой [MA4X2] (где М – переходный металл (II), А – нейтральный лиганд (пиридин либо его производное), Х – анионный лиганд), обладает включающей способностью по отношению ко многим ароматическим соединениям. Наиболее любопытной особенностью процесса включения являлась его резко выраженная селективность по определенному гостю при разделении многокомпонентной смеси.
Форма и некоторая гибкость молекул позволяет им и без гостя упаковываться в достаточно плотную α–модификацию. Однако при наличии молекул другого сорта – гостей, могут быть построены и иные плотноупакованные и энергетически выгодные структуры. Например, соединение β-[Ni(4-Mepy)4(NSC)2] (здесь β означает клатратную модификацию, в отличие от α–модификации, кристаллизующейся в отсутствие гостя), было предложено называть «органическим цеолитом» вследствие любопытной особенности этого и ему подобных соединений частично или полностью терять молекулы гостя без изменения структуры. То есть, такие каркасы могут не только включать различные по химической природе соединения, но и сохранять длительное время свою структуру даже при полностью вакантных полостях.
Однако, стандартные методики получения «пустых» β-каркасов (получение крупных кристаллов клатрата данного комплекса с легко летучим орг. растворителем (1-ая стадия) с последующим разложением клатрата (2-ая стадия)) предполагают получение достаточно крупных (до 1 см) поликристаллов данных комплексов. При этом известно, что скорость процессов сорбции/десорбции лимитируется диффузией молекул гостя в каналах.
В данном проекте школьникам предлагается получить микронизированный β-каркас (размер отдельных частиц < 1 мкм) в одну стадию с использованием сублимационной сушки замороженного (с использованием больших скоростей охлаждения) раствора данного комплекса в легколетучем органическом растворителе (либо смеси орг.растворитель-вода) и исследовать влияние размеров частиц на динамику сорбции органических растворителей из паровой фазы.
Результат:
Сравнение структур (с использованием программ визуализации кристаллографических данных) различных форм комплекса [Ni(4-Mepy)4(NSC)2], размеров и формы отдельных частиц. Исследование влияния размеров частиц на динамику сорбции органических растворителей из паровой фазы.
Методы:
Синтез исходного комплекса [Ni(4-Mepy)4(NSC)2] и его форм, сублимационная сушка замороженных растворов, оптическая микроскопия, сканирующая электронная микроскопия, рентгеновская дифракция, определение удельной площади поверхности, комплексонометрическое титрование (при необходимости), определение динамики сорбции различными формами полученного комплексного соединения.
Образцы:
[Ni(4-Mepy)4(NSC)2]
Литература:
Дядин Ю.А., Удачин К.А., Бондарюк И.В.// «Соединения включения» (Новосибирск: НГУ) - 1988.
Lipkowski J.// «Comprehensive Supramolecular Chemistry»; eds: Atwood J.L., Davies J.E.D., MacNicol D.D. and Vogtle F. (Pergamon) – 1996. – v.6. – p. 691.
Дядин Ю.А. Супрамолекулярная химия: клатратные соединения.// Соросовский образовательный журнал, №2 (1998), 79-88.
 |
проект_школьники.doc (24.50 КБ.) |
