Интеркаляция (химия) - Intercalation (chemistry)
В химии , интеркаляция является обратимым включением или вставка молекулы (или иона) в слоистые материалы со слоистой структурой. Примеры можно найти в дихалькогенидах графита и переходных металлов .
Примеры
Графитовый
Одним из известных хозяев интеркаляции является графит , который в качестве гостя интеркалирует калий. Интеркаляция увеличивает ван-дер-ваальсовую щель между листами, что требует энергии . Обычно эта энергия передается за счет передачи заряда между гостем и твердым телом хозяина, т. Е. Окислительно-восстановительным процессом . Два соединения графита калия - это KC 8 и KC 24 . Фториды углерода (например, (CF) x и (C 4 F)) получают реакцией фтора с графитовым углеродом. Цвет сероватый, белый или желтый. Связь между атомами углерода и фтора ковалентная, поэтому фтор не интеркалируется. Такие материалы использовались в качестве катода в различных литиевых батареях .
Обработка графита сильными кислотами в присутствии окислителей вызывает окисление графита. Бисульфат графита, [C 24 ] + [HSO 4 ] - , получают этим способом с использованием серной кислоты и небольшого количества азотной кислоты или хромовой кислоты . Аналогичный перхлорат графита может быть получен аналогичным образом реакцией с хлорной кислотой .
Дихалькогениды металлов
Другим хорошо известным семейством хозяев интеркаляции являются слоистые дихалькогениды металлов, такие как дисульфид титана . Характерным образом интеркаляция анализируется с помощью дифракции рентгеновских лучей, поскольку расстояние между листами увеличивается, и с помощью электропроводности, поскольку перенос заряда изменяет количество носителей заряда.
Структурно родственный вид - оксихлорид железа .
Отшелушивание
Крайний случай интеркаляции - полное разделение слоев материала. Этот процесс называется отшелушиванием. Обычно требуются агрессивные условия с использованием высокополярных растворителей и агрессивных реагентов.
Связанные материалы
В биохимии , интеркаляция является включением молекул между основаниями ДНК. Этот процесс используется как метод анализа ДНК, а также является причиной некоторых видов отравлений.
Клатраты - это химические вещества, состоящие из решетки, которая улавливает или содержит молекулы. Обычно клатратные соединения являются полимерными и полностью охватывают молекулу гостя. Соединения включения часто представляют собой молекулы, тогда как клатраты обычно являются полимерными. В отличие от клатратных соединений интеркаляционные соединения не трехмерны. Согласно IUPAC , клатраты - это «соединения включения, в которых молекула-гость находится в клетке, образованной молекулой-хозяином или решеткой молекул-хозяев».
Смотрите также
- Клатратное соединение : где молекула включена в решетку
- Соединение интеркалирования графита
- Интеркаляция (биохимия)
- Укладка (химия)