Химия (10-11 классы): Задача 11. Оксид графита

Оксид графита (ОГ) – это графит, в котором часть атомов углерода окислена. При этом образовались различные функциональные группы, содержащие кислород (см. рис. 1а,б) Состав ОГ можно выразить брутто-формулой СОXНY, где X и Y различаются при различных способах окисления. В последние годы ОГ оказался в центре внимания, поскольку он может служить прекурсором графена. От решетки ОГ при растворении в особых условиях можно отделить одну плоскость (получится оксид графена), а затем её восстановить (получится графен).

Рис. 1. а) Структура графита. Оксид графита устроена точно также, только плоскости раздвинуты (

12 A, вместо 6,69 А), и часть атомов углерода окислена; б) Плоскость в структуре оксида графита. Видны функциональные группы. Абсолютное и относительное количество функциональных групп зависит от способа окисления!

Рис. 2. Плоскость в структуре оксида графита; (а) модель Хоффмана; (б) модель Лерфа-Клиновски.

Рис. 3. Внедрение молекул воды между плоскостями ОГ в модели Лерфа-Клиновски.

1. Попробуйте догадаться, какие свойства ОГ делают его более удобным прекурсором графена, чем сам графит? Что на ваш взгляд может быть главным недостатком ОГ как прекурсора? (2 балла)
2. На рисунке 2а приведена простейшая модель плоскости ОГ (модель Хоффмана). Предполагается, что в результате окисления образуется единственная функциональная группа – (-О-). Рассчитайте Х в формуле СОХ , если 25% атомов углерода в ОГ сохранили sp 2 гибридизацию. Чему равно максимальное Х для модели Хоффмана? (2 балла)
3. На рис. 2б изображена современная модель плоскости ОГ (модель Лерфа-Клиновски). Здесь в результате окисления образуются четыре типа функциональных групп. Назовите их. (1 балл)
4. Пусть ОГ выглядит так, как предсказывает модель Лерфа - Клиновски (см. рис.2б). Брутто-формула образца СН0.22О0.46 . Оцените, какой процент атомов углерода мог остаться не окисленным? Дайте оценку сверху и снизу. (Учитывать только атомы С в шестиугольниках!) (2 балла)
5. Важнейшее свойство ОГ – способность адсорбировать воду между плоскостями. Это происходит за счет образования водородных связей с атомами функциональных групп, как показано на рис. 3. Пусть образец ОГ имеет формулу СН0.22О0.46 Какое максимальное количество молекул воды может быть адсорбировано в расчете на один атом углерода? Как можно записать формулу подобного гидрата? Используйте модель Лерфа-Клиновски. (2 балла)

Перст-дайджест В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Одна волна хорошо, а две лучше: совершенствование оптического пинцета для управления наночастицами. Эффективные электрокатализаторы из кровяной муки и нановолокон “морской” целлюлозы. Сдвиг точки Дирака в замещенных топологических изоляторах или уровень Ферми в “песочных часах”. Фуллерен спешит на помощь. Новый экспериментальный подход к управлению характеристиками джозефсоновских переходов.

ИОНХ РАН. Химия в России и за рубежом Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН создал телеграмм-канал "ИОНХ РАН. Химия в России и за рубежом", посвященный ключевым мероприятиям и событиям в области химии и материаловедения, подписывайтесь https://t.me/chemrussia.

Описан самый активный гетерогенный катализатор В исследовании сотрудников ИОХ РАН впервые показана беспрецедентная активность палладиевого катализатора, нанесенного на углерод (Pd/C). Комплексное применение электронной микроскопии, машинного обучения и экспериментального каталитического исследования дает начало новой концепции полностью определенных гетерогенных катализаторов - Totally Defined Catalysis (doi: 10.1021/jacs.2c01283).

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.

Жизненный цикл материалов Коллектив авторов В рамках Научно – Образовательной Школы МГУ “Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды” с 8 февраля 2022 года и до 31 марта 2022 года факультет наук о материалах и химический факультет МГУ начинают чтение уникального курса "Жизненный цикл материалов".

Электронные материалы Заочной Научно - Технологической Школы - 2021 А.А.Семенова , Е.А.Гудилин , коллектив авторов С 15 ноября по 15 декабря 2021 в рамках XVI Всероссийской Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" проведено подготовительное мероприятие для потенциальных участников Олимпиады - Заочная Научно-Технологическая Школа (ЗНТШ'2021). В этой статье собраны основные факты и сборник электронных материалов ЗНТШ.

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.