BAKI UNİVERSİTETİNİN XƏBƏRLƏRİ
№2 Təbiət elmləri seriyası 2010
FƏZA SƏCİYYƏLİ KİMYƏVİ TERMİNLƏR VƏ ONLARIN İZAHI
24. Qrafen
M.S.SALAHOV, A.M.MƏHƏRRƏMOV,
B.T.BAĞMANOV, M.İ.BAĞMANOVA
Bakı Dövlət Universiteti
salahov_mustafa@mail.ru
Məqalədə karbonun yeni allotropik forması – qrafen termini və onun rus və ingilis
dillərində sinonimləri müzakirə edilmişdir.
Biz əvvəllər yalnız karbon atomlarından ibarət fulleren birləşməsi haqqında və
onunla bağlı fəza səciyyəli terminlərə aid bilgilər vermişdik [1,2].
Qeyd etmək lazımdır ki, son dövrlərdə karbon atomlarından ibarət yeni-yeni
materialların kəşfi və bu materialların elmi-texniki tərəqqinin daha sürətlə inkişafına
aparan yeni texnoloji proseslərin yaranmasına səbəb olması həm də yeni kimyəvi
anlayışların meydana gəlməsini şərtləndirmişdir. Belə möcüzəli maddələrdən biri də
son illərin mühüm kəşflərindən sayılan "qrafen" (rusca – "графен", ingiliscə "graphe-
ne") adlı yeni karbon şəkildəyişməsidir (rusca - "углеродная модификация ", ingi-
liscə «carbon modification») [3].
Qrafen termininin "qrafit" terminindən əmələ gəlməsi təsadüfi olmayıb, onları
təşkil edən karbon atomlarının yaratdığı quruluşların oxşarlığı ilə bağlıdır. Belə ki,
qrafit karbon atomlarının yaratdıqları müstəvi formalı kondensləşmiş altıüzvlü benzol
həlqələrindən ibarət layların paralel olaraq üst-üstə düzülüşü olduğu halda, qrafen
bunun bir layına uyğun gələn təkqat müstəvi quruluşdur (şəkil 1).
Şəkil 1. Qrafen.
Beləliklə, uzun illər hesab olunurdu ki, karbonun ancaq iki kristallik quruluşlu
modifikasiyası – qrafit və almaz mövcuddur. Maraqlıdır ki, qrafit haqqında antik
yazılarda heç bir məlumat verilmir, ancaq XVI əsrdə İngiltərədə təmiz qrafit yataqları
tapılmış və buna "plumbago" (latınca "qurğuşun mineralı" rusca "свинцовая руда",
ingiliscə "plumbaqo") adı verilmişdir. 1779-cu ildə isveç kimyaçısı Karl Şeele
göstərdi ki, “plumbago” qurğuşun deyil, karbondur. Sonralar alman geologu Ab-
raham Qottalab Verner bu materialı «qrafit» yunanca "yazıram", (rusca "пищу",
ingiliscə "qrafhen") adlandırmağı daha münasib bildi, çünkü onunla indiki karan-
daşlar kimi yumşaq səthdə yazmaq olurdu.
10
Qrafit quruluşlu karbon bəsit maddəsində kondensləşmiş benzol həlqələrdən
ibarət bir neçə qat poliaromatik (rusca "полиароматические слои", ingiliscə "pol-
yaromatic layer") layların bir-birinə paralel olaraq 0,335 nm məsafədə zəif Van-der-
Vals qüvvələri (rusca "Ван-дер-Вальсовые силы", ingiliscə "Waals forces") ilə xətti
düzlənməsi təmin olunur. Təxminən 20 nm ölçüdə olan bu paralel düzlənmiş altıbu-
caqlı laylarda bir layın karbon atomları, digər layın altıbucaqlı həlqələrinin mərkəzinə
doğru istiqamətlənmiş olurlar (şəkil 2).
20 nm
0,335 nm
0,335 nm
Şəkil 2. Qrafit.
Odur ki, ayrı-ayrı layların bir-birindən qopması, lay daxilində C-C sp
2
-sp
2
hibrid orbitallar hesabına yaranan
kovalent rabitələrin (rusca "ковалентные связи",
ingiliscə "covalent bond") qırılmasından qat-qat az enerji tələb edir və nəticədə zəif
mexaniki təsirlə bu laylar, karandaş kimi, yumşaq səthə belə iz sala bilir.
Almazın (ərəbcə «al-mas»- "çox sərt" (rusca "твердейший", ingiliscə
"hardest") quruluşuna gəldikdə isə, burada altıüzvli karbon həlqələri, qrafitdəkindən
fərqli olaraq müstəvi şəkilli deyil, tsikloheksan molekulunda olduğu kimi, kürsü
koformasiyası (rusca "кресло конформация", ingiliscə "chair conformation") [4]
şəklində, karbon atomlarının tetraedrik bucaq altında (109°28′), bir-biri ilə 0,154 nm
məsafədə olmaqla birləşmiş olurlar.
тсиклощексанын кцрсц
конформасийалы графики
тясвири.
адамантан
almaz
11
Karbonun almaz quruluşunda, həmçinin ideal tetraedrik (109°28′) bucaq
saxlayan təkrarlanan adamantan fraqmentləri mövcuddur [4]. Adamantan termini
yunanca – "adams" sözündən götürülmüşdür – "məğlubedilməz" (rusca "непобеди-
мый", ingiliscə "invincible") deməkdir, çünki o qüvvətli oksidləşdiricilərə (KMnO
4
,
HNO
3
) qarşı belə davamlıdır. Almaz "izotrop"dur (rusca "изотроп", ingiliscə
"isotrope"), yəni onun müxtəlif istiqamətlərdə xassələri eynidir. Buna səbəb isə
karbon atomlarının tetraedrik bucaq (109°28′) altında digər karbon atomlarından eyni
məsafədə yerləşməsidir (0,205 nm).
Beləliklə, qrafitdən fərqli olaraq, almaz həcmli fəzavi quruluşludur.
Karbon elementinin (rusca "элементарный углерод", ingiliscə "carbon ele-
ment") üçüncü şəkildəyişmiş forması XIX əsrin 60-cı illərində kəşf olunmuş
«karbindir» (rusca "карбин", ingiliscə "carbine").
Karbin quruluşca qrafit və almazdan fərqli olaraq xətti şəkildə bir-biri ilə
ardıcıl növbələşmiş sp-sp örtülməsindən yaranan kovalent rabitələrlə bağlı zəncirvari
karbonun bəsit maddəsidir.
Karbin yüksək möhkəmliyə və keçiriciliyə malik, toz halında olan materialdır.
Hazırda ondan təyyarələr üçün konstruksiya elementləri, raket mühərrikləri, güllə
keçirməyən geyimlər üçün istifadə olunur. Hələ 1980-ci illərdə ABŞ-da karbin ipi
əsasında toxunulmuş liflərin epoksid qətranıyla işlənməklə elə təyyarə hazırlanmışdır
ki, o Yer kürəsi ətrafında birdəfəlik yanacaq doldurmaqla tam uçuşu təmin edə
bilmişdir.
Karbonun daha bir maraqlı birləşməsi onun müstəvi və ya xətti birləşmələr
halından fərqli olaraq yüksək reaksiyayaqabil, üzvi həlledicilərdə asanlıqla həll olan,
içi boş, qapalı karbon qəfəsli fulleren [1] və nanoborucuqlu [2] birləşmələrdir:
Fulleren C
60
Qeyd olunduğu kimi bunlar haqqında biz əvvəllər müfəssəl məlumatlar vermiş
və əlaqədar fəza səciyyəli terminlərə toxunmuşuq. Təkcə onu qeyd etmək kifayətdir
12
ki, bu sahə elm və texnikada kütləvi sıçrayışlar yaratmaqla bərabər çoxsaylı yeni
terminlərin meydana gəlməsinə də səbəb olmuşdur. Bu terminlər "fulleren" və "nano"
köklərə əsaslanan və asan anlaşılan terminlərdir (məs.: "fullurit", "nanotyublar",
"nanoborucuqlar" və s.).
Hazırda məlumdur ki, bütün qrafitəbənzər (rusca "графитоподобный", ingi-
liscə "graphite like") karbon birləşmələri (fullerenlər, karbon nanoborucuqlar) qrafen
layından ibarət müxtəlif quruluşlardır və qrafen layları onların yaranmasında keçid
mərhələsi rolunu oynayır.
Qrafen laylarından ibarət kristal qəfəsləri özündə heç bir kənar quruluşlar
saxlamayan "gərilmiş" (rusca "гибкий", ingiliscə "flexible") xassəli düzülüşlərdən
ibarətdir. Belə ki, onlar zəif fiziki qüvvə təsirindən asanlıqla "bükülə bilən" (rusca
"деформация", ingiliscə "deformation") xassəli olduqlarından, müxtəlif fəzavi
quruluşlar - nanoborucuqlar [2] və çoxtorlu karbon quruluşları yarada bilirlər.
Qrafenin olduqca yüksək elektrik keçiriciliyi (rusca "проводнниковый", ingi-
liscə "conductive") onun ideal kristal qəfəsli olması ilə bağlıdır, çünki belə quruluşda
karbon atomlarının bir-birilə birləşməsi və başqa qarışıqlar saxlamaması elektronların
sərbəst keçid hərəkətlərində əlavə maneələrə rast gəlməməsini təmin edir. Başqa
sözlə onlar ideal "kvazi hissəciklər"ə (rusca "квазичастицы", ingiliscə "guazi
particles") çevrilirlər. Belə olduqda elektronlar özlərini "sıfır kütləli" (rusca "нулевая
масса", ingiliscə "zero mass") neytrino italyanca – «neutrino»- "balaca neytral" kimi
aparır, yəni işıq sürətinə yaxın sürətlə hərəkət edirlər [3]. Odur ki, fiziklər
elektronların qrafendə hərəkətini "sıfır kütləli" Dirak kvazihissəcikləri adlandırırlar,
çünki ingilis fiziki Pol Dirak 1920-ci ildə onun adını daşıyan ehtimal nəzəriyyəsini
irəli sürmüşdür ki, elektronların qrafendə hərəkətini klassik mexanika çərçivəsində
şərh etmək mümkün deyildir. Beləliklə, qrafen quruluşlu karbon birləşməsinin mey-
dana çıxması, nəinki yeni texniki nailiyyətlər yaratmağa qadirdir, hətta digər nəzəri
problemlərin kvant elektrodinamikasının (rusca "квантовая электродинамика",
ingiliscə "guantum electrodynamics") qeyri-adi effektlərinin (rusca "необычные
эффекты", ingiliscə "unusual effects") nümayiş etdirilməsinə gətirib çıxarmaqdadır.
Hazırda qrafenin sənaye üsulu üzrə istehsalı sahəsində geniş iş aparılır.
İndilikdə tozvari qrafeni böyük miqdarda istehsal etmək texnologiyası fəaliyyət
göstərir. Lakin qrafen lövhələrinin alınması baha başa gələn bir prosesdir. Avropa və
ABŞ texnoloji institutlarında (Corciya, Koliforniya, Berkli) qrafen lövhələri silisium
karbid üzərində çökdürməklə onun yarımkeçiricilər sahəsində işlədilməsini həyata
keçirməkdədirlər. Nəticədə spin klapanı ilə işləyən tranzistorlar (rusca "транзисторы
со спиновыми клапанами", ingiliscə "transistors nith spin valves") və "ifrat həssas
kimyəvi detektorlar" (rusca "сверхчувствительные химические детекторы",
ingiliscə "super-sensitive shemical detectors") yaradılacaqdır. Bu həm də zərif
lövhələrin tətbiqi nəticəsində "maye kristal günəş elementləri displeylərinin" (rusca
"дисплеи жидких кристаллов солнечных элементов", ingiliscə "display of liginid
crystals of sunn elements") yaranması üçün böyük perspektivlər açır.
13
ƏDƏBİYYAT
1. Salahov M.S., Əfəndiyev A.A., Məhərrəmov A.M., Allahverdiyev M.A., Salahova R.S.,
BDU Xəbərləri, №1, 2003, s. 15-24.
2.
Salahov M.S., Əfəndeyev A.A., Məhərrəmov A.M., Salahova R.S. İzahlı fəzavi kimyəvi
terminlər (1 kitab), Bakı: Elm, 2006, s.61-62.
3.
Андрей Гейм и Филлип Ким. Углерод-страна чудес. В мире науки, 2008, №7, с.35.
4.
Хайни Раубах. Загадка молекул. Л.: Химия, 1979, с.49.
СТЕРЕОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ ХИМИЧЕСКИЕ ТЕРМИНЫ И ИХ ТОЛКОВАНИЕ
24. ГРАФЕН
М.С.САЛАХОВ, А.М.МАГЕРРАМОВ, Б.Т.БАГМАНОВ, М.И.БАГМАНОВА
РЕЗЮМЕ
В статье приводятся толкование терминов по новой аллотропической форме уг-
лерода-графена на азербайджанском языке и их синонимы на русском и английском
языках.
STEREOSPECIFIC CHEMICAL TERMS AND THEIR INTERPRETATION
24. GRAPHENE
M.S.SALAKHOV, A.M.MAHARRAMOV, B.T.BAGMANOV, M.I.BAGMANOVA
SUMMARY
The paper presents the interpretation of terms on a new allotropic form of carbon-
graphene in Azerbaijan and their synonyms in the Russian and English languages.
14
Document Outline - BAKI UNİVERSİTETİNİN XƏBƏRLƏRİ
Dostları ilə paylaş: |