同素异形体举例

采访对象供图（下同）

碳材料家族又添2位新成员：通过对两种分子实施“麻醉”和“手术”，同济大学科研团队首次成功合成了分别由10个或14个碳原子组成的环形纯碳分子材料。

北京时间2023年11月30日零点，国际顶级学术期刊《自然》在线发表了同济大学材料科学与工程学院许维教授团队的这一最新科研成果，论文题为“On-surface synthesis of aromatic cyclo[10]carbon and cyclo[14]carbon”（表面合成芳香性环型碳C10和C14）。这项研究首次成功精准合成了两种全新的碳分子材料（碳同素异形体），即芳香性环型碳C10和C14，并精细表征了它们的化学结构，这两种合成的新颖碳结构有望应用于未来的分子电子学器件中。

碳是一种常见的非金属元素，碳材料在自然界中有多种形式，其具体外在表现形式取决于每个碳原子周围与之成键的原子数目。当每个碳原子和周围四个原子成键时，就形成了自然界中天然存在的坚硬透明的物质——钻石；当它和周围三个原子成键时，则形成了质软黑色的石墨。

当每个碳原子只和周围两个原子成键时，会形成环形纯碳分子（即环型碳，Cn）。由于这种类型的碳结构具有很高的反应活性，极不稳定，在自然界中并不是天然存在的，而人工合成又极具挑战性。此外，在环型碳中每个碳原子和周围两个原子的成键方式一直还存在争议，即键长均等的累积烯烃型（连续的双键）还是不等的聚炔型（单键和三键交替）。因此，它们扑朔迷离的结构和稳定性这些最基本的问题吸引了实验学家和理论学家极大的兴趣。许多团队尝试合成环型碳但并未获得成功，一些气相的实验虽然显示存在环型碳的迹象，但是难以分离提纯并进一步表征它们的结构。

直到2019年，IBM实验室与牛津大学研究团队制备出单个的环型碳C18，首次从实验上验证了C18为单键和三键交替的聚炔型结构。然而，环型碳是一个大家族，对于更小的环型碳，它们的合成由于尺寸太小变得更具挑战性。此外，它们的结构和稳定性仍然让人难以捉摸。C14则被预测是从累积烯烃型C10到聚炔型C18的Peierls相变过渡态。因此，研究C10和C14的结构和稳定性具有极其重要的意义。只有将这2种全新的碳材料家族成员精准合成出来，方能精细表征它们的结构。

在本研究中，团队采用了不同于C18的将环状碳氧化合物作为前驱体的合成路线，而是创新性地设计了全卤化萘（C10Cl8）和蒽（C14Cl10）两种前驱体分子。将这两种分子放在“手术台上”（氯化钠薄膜）并将其“麻醉”（液氦4.7 K冻住），而后利用STM针尖作为“手术刀”对其进行“手术”（原子操纵），进而诱导两种分子完全脱卤并伴随发生反伯格曼开环（retro-Bergman ring-opening）反应，最终成功地在表面上合成了两种芳香性环型碳C10和C14。化学键分辨的原子力显微镜表明，不同于此前C18的聚炔型结构，C10和C14均具有累积烯烃型的结构。

许维教授表示，这项研究工作极大推动了环型碳领域的发展，提出的表面合成策略有望成为一种合成系列环型碳的普适性方法。同时，合成的环型碳有望发展成为新型半导体材料，并在分子电子器件中有着广阔的应用前景。

新民晚报记者 张炯强

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鱼董典1623什么是同素异形体,同位素,同分异构体,同系物?怎么区分它们? -
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鱼董典1623有些什么同素异形体? -
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鱼董典1623核素,同位素,同素异形体,这些怎么区分,举实际例子,用化学式表示 -
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宿朗卸15796387535 ______[答案] 同素异形体,是相同元素组成,不同形态的单质.如碳元素就有金刚石、石墨、无定形碳等同素异形体.同素异形体由于结构不同,彼此间物理性质有差异;但由于是同种元素形成的单质,所以化学性质相似.

鱼董典1623常见的同素异形体有哪几组 -
宿朗卸15796387535 ______ 石墨,金刚石,碳60;氧气,臭氧;硫6,硫8;红磷,白磷,黄磷,黑磷;

鱼董典1623高一化学题目同位素 同素异形体 同分异构体 同系物适用对象 - ____ - ________ - ________ - _____示例 - ____ - ________ - ________ - ____ - 填表... -
宿朗卸15796387535 ______[答案] 同位素:质子数相同中子数不同的元素 -碳12和碳14 氕 氘 氚 同素异形体:同种元素组成的不同物质 -白磷 红磷 ,氧气 臭氧 同分异构体;分子式相同 原子排列结构不同 - -1 碳链异构 由于分子中碳链形状不同而产生的异构.如正丁烷和异丁烷 2位置异...

鱼董典1623同素异形体 和 同分异构体 有什么区别啊? 请举例说明、 -
宿朗卸15796387535 ______ 同素异形体:由同种元素形成的几种性质不同的单质.(结构不同)如:金刚石,石墨C60 同分异构体:是有相同分子式而结构不同的化合物,如有机里的一些:如c8h6o2可表示为 CH3-CH=C(COOH)-CH=CH2、CH2=CH-CH2-CH=CH-COOH 不懂再问哈~

鱼董典1623同素异形体由--------组成的性质----------的几种单质叫该种元素的同素异形体,碳元素的同素异形体有--------,---------,---------,氧元素的同素异形体有-----------. -
宿朗卸15796387535 ______[答案] 由---同种元素-----组成的性质--不同--------的几种单质叫该种元素的同素异形体,碳元素的同素异形体有----金刚石----,----石墨-----,----C60-----,氧元素的同素异形体有----氧气和臭氧-------.