直链乙炔碳

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直链乙炔碳(LAC),又称卡比尼或线性碳链(LCC),是一种碳的同素异形体,其化学结构为(-C≡C-)n作为一个重复单元,具有交替的单键和三键。因此,它将是聚乙烯家族的最终成员。 这种聚合物卡比尼对纳米技术具有相当大的兴趣,因为它的杨氏模量为32.7TPa--是钻石的40倍;然而,这个非凡的数字是基于对横截面积的新定义,与结构所占据的空间不相符合。在星际空间中也发现了卡比恩;然而,它在凝...
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简介

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直链乙炔碳(LAC),又称卡比尼或线性碳链(LCC),是一种碳的同素异形体,其化学结构为(-C≡C-)n作为一个重复单元,具有交替的单键和三键。因此,它将是聚乙烯家族的最终成员。

这种聚合物卡比尼对纳米技术具有相当大的兴趣,因为它的杨氏模量为32.7TPa--是钻石的40倍;然而,这个非凡的数字是基于对横截面积的新定义,与结构所占据的空间不相符合。在星际空间中也发现了卡比恩;然而,它在凝结相中的存在最近受到了争议,因为这种链如果相互接近就会放热交联(也许会爆炸)。

历史和争议

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1960年首次声称检测到了这种同位素,1978年又重复了一次。1982年对以前几份报告中的样本进行了重新审查,确定最初归因于卡比娜的信号实际上是由于样本中的硅酸盐杂质造成的。

卡比娜晶体的缺失使得直接观察纯卡比娜组合的固体仍然是一个重大的挑战,因为到目前为止还没有具有明确结构和足够大小的卡比娜晶体。这的确是普遍接受卡比恩为真正的碳同位素的主要障碍。神秘的卡比尼仍然以其可能的非凡特性吸引着科学家。

在过去的35年中,越来越多的实验和理论工作被发表在科学文献中,涉及到卡比尼的制备以及对其结构、特性和潜在应用的研究。

1968年,在里斯火山口(德国巴伐利亚州诺丁根)的石墨片岩中发现了一种银白色的新矿物。这种材料被发现完全由碳组成,其六边形单元的尺寸与俄罗斯科学家早先报告的卡宾的尺寸一致。

结论是,这种新形式的天然碳,电石,是在高温和高压的共同作用下从石墨生成的,估计是由陨石撞击造成的。此后不久,这种 "白 "碳通过热解石墨在真空中的升华而被合成

1984年,埃克森公司的一个小组报告说,在碳蒸发实验中发现了具有偶数碳的团块,数量在30到180之间,并将其归结为聚烯碳。然而,这些团块后来被确认为富勒烯

1991年,据称在被定型炸药产生的冲击波汽化和淬灭的无定形碳黑样品中,在其他各种碳的同位素中检测到了卡比尼。

1995年,有报道称制备了超过300个碳原子的卡比恩链。据称,只要链上的末端炔烃被惰性基团(如叔丁基或三氟甲基)而不是原子所覆盖,它们就会相当稳定,甚至对水分和氧气也是如此。该研究声称,这些数据具体表明了类似卡比尼的结构,而不是类似富勒烯的结构。然而,据H. Kroto说,这些研究中使用的特性和合成方法与富勒烯的生成相一致。

另一份1995年的报告声称在一层碳化材料中检测到了长度不确定的卡比尼链,这层材料大约有180纳米厚,是由浸在碱金属汞齐中的固体聚四氟乙烯(PTFE,Teflon)在环境温度下(没有含氢物种存在)反应产生的。假设的反应是

(-CF2-CF2-)n + 4M → (-C≡C-)n + 4MF

其中M是锂、钠或钾。作者推测,金属氟化物的纳米晶体在链之间阻止了它们的聚合

直链乙炔碳

1999年,据报道,铜(I)乙酰化(Cu+2 C2-2),在暴露于空气或铜(II)离子的部分氧化后,用盐酸分解,留下一个碳质的残留物,其光谱特征是(-C≡C-)n链,n=2-6。

所提出的机制包括乙酰化阴离子C2-2氧化聚合成卡比尼型阴离子C(≡C-C≡)nC2-或积雪草型阴离子C(=C=C=)mC4-。另外,乙酰化铜在真空中的热分解在烧瓶壁上产生了蓬松的细小碳粉沉积物,根据光谱数据,这被认为是卡比尼而不是石墨。

最后,乙酰化铜在氨溶液中的氧化(Glasers反应)产生了一种碳质残留物,据称是由多乙酰化阴离子和残留的铜(I)i 组成。

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  2. 历史和争议

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