Клатраты

Оглавление

  1. Дорога к бессмертию
  2. Бессмертие и религия
  3. Философия бессмертия
  4. Бессмертие и наука
  5. История анабиоза
  6. Смерть
  7. Кора головного мозга
  8. Бессмертие и анабиоз
  9. Анабиоз, медицина и биология
  10. Анабиоз и экономика
  11. Анабиоз и закон
  12. Анабиоз в Антарктиде
  13. Техническое обеспечение анабиоза
  14. Бессмертие и вера
  15. Библиотека Ordo Deus
  16. Контактная страница Ordo Deus

Клатраты
Удачин К.А.

Москва 2010г.

Клатраты (от латинского clathratus-защищенный решеткой) (соединения включения), образованы включением молекул, называемых «гостями», в полости кристаллического каркаса, состоящего из молекул другого сорта, называемых «хозяевами» ( решетчатые клатраты), или в полость одной большой молекулы-хозяина ( молекулярные клатраты).

Среди решетчатых клатратов в зависимости от формы полости различают: клеточные (криптатоклатраты), например клатраты гидрохинона, газовые гидраты; канальные ( тубулатоклатраты), например клатраты мочевины, тиомочевины; слоистые (интеркалаты), например графита соединения. Молекулярные клатраты подразделяются на кавитаты, имеющие полость в виде канала или клетки, например соединения циклодекстрина с I2 или амилазы с I2, и адикулаты, у которых полость напоминает корзину. Белковые клатраты называют клатринами.

Между молекулами гостя и хозяина может не быть никаких взаимодействий, кроме ван-дер-ваальсовых (как, например, в газовых гидратах), но часто между гостями и хозяином, кроме ван-дер-ваальсова взаимодействия, имеются слабые связи типа водородных (например, клатратная молекула гексагидрата уротропина связана с каркасом клатрата тремя водородными связями). Соединения с координационной связью между гостем и хозяином, например комплексы краун-эфиров и криптандов, называются клатратокомплексами. Соотношение между количествами молекул гостей и хозяев в общем случае нецелочисленное (например, Вr2 8,6 Н2О). Решетчатые клатраты существуют только в кристаллическом состоянии, молекулярные – также и в растворе.

Часто не все полости хозяина заполнены молекулами гостя. При допущении, что хозяин имеет стабильную α-модификацию (с химическим потенциалом μ α) и метастабильную клатратную β-модификацию, в полостях которой может находиться по одной молекуле гостя, а на ее химический потенциал (μ β) не влияет природа гостей, степень заполнения полостей (у) для неполярных гостей определяется из соотношения: μ ;α; - μ ;β; = ν [RTln(1 - у) – y2U], где ν - число полостей, приходящееся на одну молекулу гостя, U - энергия взаимодействия гость-гость. Термодинамическая стабильность клатрата обеспечивается благоприятным расположением молекул в полостях каркаса, вследствие чего слабые межмолекулярные взаимодействия приводят к выигрышу энергии в 20-50 кДж⁄моль при образовании клатрата по сравнению с энергией компонентов в свободном состоянии.

Наиболее благоприятные для образования клатрата характеристики хозяина - объемная молекула (например, гидрохинон, три-ο-ти-мотид, или циклический тример 2-гидрокси-6-метил-3-изопропил-бензойной кислоты) и направленные связи при малых координационных числах атомов, их образующих, например в каркасах из тетраэдрических группировок (вода, SiО2, Ge). Поскольку длины связей Si—О—Si и О—Н—О приблизительно одинаковы, гости в клатратном гидрате и клатрате на основе SiО2 (клатрасил) могут быть одни и те же. Например, известен клатратный гидрат и клатрасил метана кубической сингонии (α = 1,2 нм). Однако эти соединения имеют различную термическую устойчивость. Клатраты аналогичных структур образуют Ge и Si со щелочными металлами. Известны клатраты на основе комплексных соединений, например соединений Шеффера [Cd(4-CH3C5H4N) 4 (NCS) 2]-0,67(4-CH3C5H4N)-0,33H2O, где 4-метилпиридин - одновременно и лиганд, и гость.

Способность гостя к клатратообразованию в основном определяется размером и формой его молекул, а не их химической природой. Гостями могут быть как молекулы, так и ионы. Например, в клатратном гидрате (изо-C5H11)4NF-38H2О гость - катион, а хозяин - каркас, построенный из молекул воды и анионов F-. В гидрате HPF6-6H2О гость - анион PF-. Если каркас хозяина имеет полости разного типа, то возможно включение двух или нескольких типов гостей одновременно.

Частичное или полное заполнение полостей гостями подходящего размера приводит к дополнительной, стабилизации клатратного каркаса. Например, температура плавления клатратного гидрата ТГФ 17Н2О 5,1°С, а двойного гидрата TГФ H2S- 17H2О 21,3°С. Возможны и более сложные виды клатратообразования, когда молекулярные клатраты, сами являясь гостями, заполняют полости или слои в решетке другого хозяина.

Образование клатратов может быть использовано при синтезе стереорегулярных полимеров (полимеризация в каналах клатратов), в хроматографии, для хранения газов и высокотоксичных веществ, защиты легкоокисляющихся на воздухе соединений, опреснения морской воды, разделения соединений, близких по свойствам, но отличающихся геометрией молекул (включая оптические изомеры), и др. Так, нормальные углеводороды, спирты, карбоновые кислоты, образующие клатраты с мочевиной (диаметр каналов ~ 0,5 нм), могут быть отделены от их разветвленных изомеров, диаметры молекул которых превышают ~ 0,5 нм.

Кривая разложения клатрата ксенона

Термин «клатрат» ввел Г. Пауэлл в 1948г., термин «соединение включения» - ввел Шленк в 1949г.
Удачин К.А.

⇐ Перейти на главную страницу сайта
⇐

⇑ Вернуться в начало страницы ⇑

Библиотека Ordo Deus ⇒
⇒

⇐ Влияние ксенона на систему ДНК-связанная вода по данным метода импульсного ЯМР

⇓ Каталог систематический ⇓

Аморфные металлы ⇒

Статью в полном изложении, Вы можете найти в химической энциклопедии — . — Москва издательство «Большая Российская Энциклопедия», 1991 – 1999гг.

Внимание! Вы находитесь в библиотеке «Ordo Deus». Все книги в электронном варианте, содержащиеся в библиотеке «Ordo Deus», принадлежат их законным владельцам (авторам, переводчикам, издательствам). Все книги и статьи взяты из открытых источников и размещаются здесь только для чтения.

Библиотека «Ordo Deus» не преследует никакой коммерческой выгоды.

Все авторские права сохраняются за правообладателями. Если Вы являетесь автором данного документа и хотите дополнить его или изменить, уточнить реквизиты автора, опубликовать другие документы или возможно вы не желаете, чтобы какой-то из ваших материалов находился в библиотеке, пожалуйста, свяжитесь с нами по e-mail:
info @ ordodeus. ru
Формы для прямой связи с нами находятся в нижней части страниц: контакты и устав «Ordo Deus», для перехода на эти страницы воспользуйтесь кнопкой контакты вверху страницы или ссылкой в оглавлении сайта.

Вас категорически не устраивает перспектива безвозвратно исчезнуть из этого мира? Вы желаете прожить ещё одну жизнь? Начать всё заново? Исправить ошибки этой жизни? Осуществить несбывшиеся мечты? Перейдите по ссылке: «главная страница».

© Ordo Deus, 2010. При копировании ссылка на сайт http://www.ordodeus.ru обязательна.