Сполуки включення

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
18-Краун-6 етер навколо іону Калію (фіолетовий).

Сполу́ки вклю́чення, або Клатра́ти — сполуки, в яких молекули або йони (частинки-гості) знаходяться в порожнинах іншої молекули або просторового каркасу речовини-господаря та пов’язані з ним не ковалентними зв’язками (йонними, водневими, донорно-акцепторними та іншими).

Загальний опис[ред.ред. код]

Сполуки включення посідають проміжне місце між твердими речовинами включення і істинними хімічними сполуками. Сполуки включення утворюються внаслідок проникнення однієї або кількох молекул одного виду в порожнину молекули або кристалічної решітки другого. Валентні сили при цьому не діють, але молекула включення не може залишити свого місця, тобто не має виходу у зовнішнє середовище, бо вона оточена з усіх боків молекулами речовини, яка її включає. Сполуки включення досліджують методами рентгенографії і спектроскопії. Сполуки включення утворюються переважно при змішуванні насичених і перенасичених речовин.

Класифікація[ред.ред. код]

Розрізняють дві групи СВ:

  • 1) молекулярні СВ, в яких молекула-господар містить одну або декілька частинок, в порожнині, що підходить геометрично і які існують в твердій фазі і в розчинах (приклад – СВ на основі фулеренів);
  • 2) ґраткові СВ, в яких частинки-гості включено в порожнини тривимірної ґратки. Ґраткові СВ формують макромолекулярні неорганічні речовини (мінерали) та тверді вуглецьвмісні викопні речовини (графіт, шунгіт, кам’яне вугілля, сланці).

Процес утворення СВ – інтеркалювання – включає дифузію молекул або йонів в ґратку твердого тіла та їх утримування (фіксацію) в порожнинах, які вже існують або формуються в ґратці під конкретну частинку-гостя. Максимальну здатність утворення СВ проявляють шаруваті мінерали (каолініт, монтморилоніт, вермикуліт та ін.) та речовини на основі вуглецю (графіт, вугілля). В них частинки-гості розташовуються між шарами речовини-господаря та утворюють самостійні двомірні шари (фази включення).

Залежно від характеру порожнини сполуки включення можна класифікувати як решітчасті, коли порожнина виникає внаслідок утворення кристалічної решітки; молекулярні, коли порожнина виникає в одній молекулі, і сполуки включення, утворені високомолекулярними речовинами за рахунок порожнин між ланцюгами макромолекул. Решітчасті сполуки включення можуть бути канальні (порожнина подібна до каналу) і клатратні (порожнина подібна до клітки). Клатрати використовують для зберігання газів або їх розділення. Завдяки утворенню сполуки включення з сечовиною розділяють вуглеводні, які різняться будовою вуглецевого ланцюга.

Розповсюдження і приклади[ред.ред. код]

До речовин, що здатні легко утворювати сполуки включення, належать целюлоза, крохмаль (сполука включення з йодом), білки, мінерали, цеоліти, монтморилоніт, галуазит та багато інших, які мають велике практичне значення.

В природі СВ не утворюють самостійних родовищ, але є супутниками шаруватих мінералів та твердих горючих копалин. Найбільш вивчено графітові СВ (сполуки інтеркалювання графіту), розроблено методи та технології їх промислового виробництва, визначено галузі їх застосування: протипожежні фарби, термостійкі (до 1500 °С) вироби, теплоізоляційні матеріали (замінники асбесту) та ін.

Сполуки включення вугілля (СВВ) – тверді речовини, в яких молекули або йони включено в порожнини просторового вугільного каркасу. СВВ належать до групи СВ з просторово рухливими ґратками, порожнини яких утворюються під впливом інтеркалювання частинок-гостей. В гірничо-геологічних умовах СВВ утворюються внаслідок дії низькомолекулярних речовин (вода, метан, солі металів), що утримуються всередині органічного каркасу вугілля, який формується в ході метаморфізму. Типові представники природносформованих СВВ – вугілля солоне, вугілля насичене метаном або водою (вугілля буре). Вугілля утворює СВВ при взаємодії з різними речовинами (органічні розчинники, луги, окиснювачі), що використовують для зміни їх властивостей в процесах термохімічної переробки.

Джерела[ред.ред. код]

Реторта Це незавершена стаття з хімії.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.