同素异形体怎么判断

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

郁菊牧2446怎么判断同素异形体? -
澹亨珠13818372926 ______ 同素异形体,通俗的说法就是同种元素构成的不同单质 如:金刚石和石墨,氧气和臭氧,氢气和H3(科学家在宇宙深处发现这种气体)

郁菊牧2446什么是同素异形体,如何判断. -
澹亨珠13818372926 ______[答案] 由同种元素构成,但结构不同的两种物质. 比如氧气和臭氧;金刚石和石墨

郁菊牧2446同分异构体同素异形体同位素怎么区分 -
澹亨珠13818372926 ______ 一般习惯上把同位素、同素异形体、同系物和同分异构体这四个概念叫做“四同”,从其定义、对象、化学式、结构和性质等方面进行比较,抓住各自的不同点,从而理解和掌握. 1、同位素的对象是原子,在元素周期表上占有同一位置,化...

郁菊牧2446如何判断两种物质是不是同种核素,是不是同素异形体,是不是互为同位素? -
澹亨珠13818372926 ______[答案] 质子数和中子数分别相同的原子核就是同种核素;质子数相同、中子数不同的原子互称同位素; 同种元素,不同单质互称同素异形体.

郁菊牧2446怎样区分同位素,同素异形体,同分异构体,同一种物质,具体讲讲 -
澹亨珠13818372926 ______[答案] 同位素 同位素 就是在周期表中处于同一个位子,比如氢元素H 这个元素 在周期表中处于第一位,但是氢元素有不同的同位素,氕氘氚.共同点 就是 在元素周期表中处于同一位置,不同点就是书上讲的质子数相同而中子数...

郁菊牧2446怎么看结构简式判断是否同素异形体 -
澹亨珠13818372926 ______ 同素异形体很好判断,两种结构式具有的元素都相同而且数目一致,但是元素结构式所在位置不同,则为同素异形体.

郁菊牧2446同位素,同素异形体,同分异构体,同系物,同种物质..怎么区分啊 -
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郁菊牧2446怎么判断同素异形体的个数最好有例子 -
澹亨珠13818372926 ______[答案] 没法判断,有几个是几个,比如磷就只有白磷和红磷,碳有碳60,石墨,金刚石等,碳的比较多 只能死记硬背

郁菊牧2446同素异形体的质子数相同吗?怎么判断质子数为92,质量数为235和质量数为238的元素U是否为同素异型体? -
澹亨珠13818372926 ______[答案] 你说的那俩是同位素(只就元素说) 同素异形体之间是组成元素相同(不管是不是同位素)但有分子组成上的差异 如02 03 石墨 金刚石等等 跟质子数好象没什么联系 如果就组成的微粒的质子数的话 也是有的相同有的不同

郁菊牧2446怎样区分同位素与同素异形体与同分异构体 -
澹亨珠13818372926 ______[答案] 同位素是指同种元素,通常质量分数相同,质子数不同,考时多用12 _ 12 --( 或 ( 6 - 7 -- (碳,数据不一定准确)同素异形体是指单质的物质,元素一样,也就是化学式一样,但是所形成的物质不同,例如,石墨和金刚石,二者都...