الماس

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

في الكيمياء، تُعدّ الماسويدات تعميمات لجزيء قفص الكربون المعروف باسم الأدمانتان ( C10H16 )، وهو أصغر وحدة هيكلية في الشبكة البلورية للماس . وتُعرف الماسويدات أيضًا باسم الماس النانوي أو الأدمانتانات المكثفة، وقد تحتوي على قفص واحد أو أكثر (الأدمانتان، والديامانتان ، والتريامانتان ، والبوليمانتانات الأعلى)، بالإضافة إلى العديد من المتصاوغات والمتغيرات البنيوية للأدمانتانات والبوليمانتانات. توجد هذه الماسويدات طبيعيًا في رواسب البترول ، وقد تم استخلاصها وتنقيها إلى بلورات نقية كبيرة من جزيئات البوليمانتان التي تحتوي على أكثر من اثني عشر قفصًا من الأدمانتان لكل جزيء. [ 1 ] وتكتسب هذه الأنواع أهميةً باعتبارها تقريبات جزيئية للإطار المكعب للماس ، تنتهي بروابط C-H.

أمثلة

الماسويدات، من اليسار إلى اليمين: أدامانتان، ديامانتان، تريامانتان، وأحد متصاوغات تيترامانتان
الماسويدات، من اليسار إلى اليمين: أدامانتان ، ديامانتان ، تريامانتان ، وأحد متصاوغات تيترامانتان

ومن الأمثلة على ذلك:

  • الأدمانتان (C 10 H 16 )
  • آيسان (C 12 H 18 )
  • BC-8 (C 14 H 20 )
  • ديامانتان ( C14H20 ) أو ديادامانتان ، قفصان ملتحمان من الوجه
  • التريامانتان ( C18H24 )، ويُعرف أيضاً باسم تريادامانتان . يحتوي التريامانتان على أربعة أوجه متطابقة متاحة لتثبيت وحدة C4H4 جديدة .
  • إيزوتيترامانتان ( C₂₂H₂₈ ). يمتلك التريامانتان ثمانية أوجه يمكن إضافة وحدة C₄H₄ جديدة إليها، مما ينتج عنه أربعة متصاوغات . أحد هذه المتصاوغات يُظهر التواءً حلزونيًا ، ولذلك فهو غير متماثل . تم فصل المتصاوغين المرآتيين P و M.
  • يحتوي البنتامانتان على تسعة متصاوغات ذات الصيغة الكيميائية C26H32 ، ويوجد بنتامانتان آخر ذو الصيغة الكيميائية C25H30 .
  • سيكلوهيكسامانتان (C 26 H 30 ) [ 2 ]
  • سوبر-أدامانتان (C 30 H 36 )

يُعد أحد متصاوغات رباعي المانتان أكبر مركبات الماسويد التي تم تحضيرها على الإطلاق بالتخليق العضوي باستخدام تفاعل كيتو- كاربينويد لربط حلقات السيكلوبنتان. [ 3 ] وقد تم تكوين مركبات ماسويد أطول من حمض ثنائي الكربوكسيل ثنائي المانتان. [ 4 ] تم عزل مجموعة واسعة من مركبات الماسويد لأول مرة من البترول باتباع الخطوات التالية: [ 1 ] التقطير الفراغي عند درجة حرارة أعلى من 345 درجة مئوية، وهي درجة الغليان  المكافئة للضغط الجوي ، ثم التحلل الحراري عند درجة حرارة تتراوح بين 400 و450 درجة مئوية لإزالة جميع المركبات غير الماسويدية (تتميز مركبات الماسويد بثباتها الديناميكي الحراري العالي، مما يجعلها قادرة على تحمل عملية التحلل الحراري)، ثم سلسلة من تقنيات الفصل باستخدام كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء . 

في إحدى الدراسات، تم تزويد مركب رباعي المانتان بمجموعات ثيول في مواقع رأس الجسر. [ 5 ] وهذا يسمح بتثبيتها على سطح الذهب وتكوين طبقات أحادية التجميع الذاتي (الماس على الذهب).

تمتد الكيمياء العضوية للألماسويدات حتى إلى البنتامانتان . [ 6 ] يُحسب أن الموقع الأوسط (القاعدة) في هذا الجزيء (المتزامر [1(2,3)4]بنتامانتان) ينتج عنه كاتيون كربوني أكثر استقرارًا من الموقع القمي (القمة)، ويؤدي البرومة البسيطة للبنتامانتان 1 بالبروم حصريًا إلى مشتق البرومو الأوسط 2 الذي يتحلل مائيًا في الماء و DMF مكونًا الكحول 3 .

كيمياء البنتامان
كيمياء البنتامان

على النقيض، ينتج عن تفاعل النيتروأكسلة للمركب 1 مع حمض النيتريك النترات الطرفية 4 كمركب وسيط، والذي يتحلل مائيًا إلى الكحول الطرفي 5 نظرًا لكبر الحجم الفراغي للنوع الإلكتروفيلي النشط NO⁻ − 2 HNO⁺ 3. يمكن لهذا الكحول أن يتفاعل مع بروميد الثيونيل لإنتاج البروميد 6 ، ثم في سلسلة من الخطوات (غير موضحة) لإنتاج الثيول المقابل . كما يمكن للبنتامانتان أن يتفاعل مع رباعي بروميد الميثان وبروميد رباعي بوتيل الأمونيوم (TBABr) في تفاعل جذري حر لإنتاج البروميد، ولكن دون انتقائية.

الأصل والوجود

توجد مركبات الألماس في سوائل البترول الناضجة ذات درجات الحرارة العالية (الزيوت المتطايرة، والمكثفات، والغازات الرطبة). وقد تحتوي هذه السوائل على ما يصل إلى ملعقة صغيرة من مركبات الألماس لكل جالون أمريكي (3.78  لتر). وأظهرت مراجعة أجراها ميلو ومولدوان عام 2005 أنه على الرغم من أن الكربون الموجود في الألماس ليس بيولوجي الأصل، فإن مركبات الألماس الموجودة في البترول تتكون من كربون من مصادر بيولوجية. وقد تم تحديد ذلك من خلال مقارنة نسب نظائر الكربون الموجودة. [ 7 ]

الخصائص البصرية والإلكترونية

يقع امتصاص الضوء لجميع الماسيات في منطقة الأشعة فوق البنفسجية العميقة ، مع فجوات طاقة ضوئية تبلغ حوالي 6 إلكترون فولت أو أكثر. [ 8 ] وقد وُجد أن طيف كل ماسي يعكس حجمه وشكله وتناظره . ونظرًا لحجمها وبنيتها المحددة جيدًا، تُستخدم الماسيات أيضًا كنظام نموذجي لحسابات البنية الإلكترونية. [ 9 ]

تُحدد العديد من الخصائص الكهروضوئية للماسويدات بالاختلاف في طبيعة المدارات الجزيئية الأعلى المشغولة والأدنى غير المشغولة : فالأولى حالة داخلية ، بينما الثانية حالة سطحية . ونتيجة لذلك، فإن طاقة المدار الجزيئي الأدنى غير المشغول لا تتأثر تقريبًا بحجم الماسويد. [ 10 ] [ 11 ]

وُجد أن مركبات الألماس تُظهر ألفة إلكترونية سالبة ، مما يجعلها مفيدة بشكل محتمل في أجهزة انبعاث الإلكترونات [ 10 ] [ 12 ] وفي البوليمرات ومواد الطلاء والأدوية. [ 13 ] [ 14 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. دال ، جيه إي؛ ليو، إس جي؛ كارلسون، آر إم كيه (3 يناير 2003). "عزل وبنية الماسات العليا، جزيئات الماس النانوية" . مجلة ساينس . 299 (5603): 96-99 . doi : 10.1126/science.1078239 . PMID 12459548. S2CID 46688135 .  
  2. ↑ دال، جيه إي بي؛ مولدوان، جيه إم؛ بيكمان، تي إم؛ كلاردي، جيه سي؛ لوبكوفسكي، إي؛ أولمستيد، إم إم؛ ماي، بي دبليو؛ ديفيس، تي جيه؛ ستيدز، جيه دبليو؛ بيترز، كي إي؛ بيبر، إيه؛ إيكوان، إيه؛ كارلسون، آر إم كيه (2003). "عزل وإثبات التركيب البنيوي لجزيء الماس الكبير، سيكلوهيكسامانتان (C26H30 ) " . Angewandte Chemie International Edition . 42 (18): 2040–2044 . doi : 10.1002/anie.200250794 . PMID 12746817 . 
  3. ↑ بيرنز، دبليو؛ ماكيرفي، إم إيه؛ ميتشل، تي آر؛ روني، جيه جيه (1978). "نهج جديد لبناء الهيدروكربونات الماسية. تخليق مضاد رباعي المانتان". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 100 (3): 906-911 . doi : 10.1021/ja00471a041 .
  4. ^ تشانغ، ج. تشو، Z.؛ فنغ، Y.؛ إيشيواتا، ه.؛ مياتا، Y.؛ كيتورا، ر. دال، جي. كارلسون، آر إم؛ فوكينا، NA؛ شراينر، العلاقات العامة؛ تومانيك، د.؛ شينوهارا، هـ. (25 مارس 2013). “دليل على أسلاك الماس النانوية المتكونة داخل أنابيب الكربون النانوية من حمض ديامانتان ثنائي الكربوكسيل”. Angewandte Chemie الطبعة الدولية . 52 (13): 3717–3721 . دوى : 10.1002/anie.201209192 . بميد 23418054 . 
  5. ↑ تكاتشينكو، بوريسلاف أ.؛ فوكينا، ناتالي أ.؛ تشيرنيش، ليسيا ف.؛ دال، جيريمي إي بي؛ ليو، شينغاو؛ كارلسون، روبرت إم كيه؛ فوكين، أندريه أ.؛ شراينر، بيتر ر. (2006). "الماس النانوي المُعدَّل وظيفيًا، الجزء 3: إضافة مجموعة الثيول إلى الكحولات الثالثية/الجسرية". رسائل عضوية . 8 (9): 1767-1770 . doi : 10.1021/ol053136g . PMID 16623546 . 
  6. ↑ فوكين، أندريه أ.؛ شراينر، بيتر ر.؛ فوكينا، ناتالي أ.؛ تكاتشينكو، بوريسلاف أ.؛ هاوسمان، هايكه؛ سيرافين، مايكل؛ دال، جيريمي إي بي؛ ليو، شينغاو؛ كارلسون، روبرت إم كيه (2006). "تفاعل [1(2,3)4]بنتامانتان (Td-بنتامانتان): نموذج نانوي للماس". مجلة الكيمياء العضوية . 71 (22): 8532-8540 . doi : 10.1021/jo061561x . PMID 17064030 . 
  7. ↑ ميلو، إم آر؛ مولدوان، جيه إم (2005). "البترول: أن يكون أو لا يكون غير حيوي المنشأ" . البحث والاكتشاف .
  8. ↑ لاندت، ل.؛ كلوندر، ك.؛ دال، ج. إ.؛ كارلسون، ر. م. ك.؛ مولر، ت.؛ بوستيدت، س. (2009). "الاستجابة البصرية لبلورات الماس النانوية كدالة لحجم الجسيمات وشكلها وتناظرها" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 103 (4) 047402. Bibcode : 2009PhRvL.103d7402L . doi : 10.1103/PhysRevLett.103.047402 . PMID 19659398 . 
  9. ↑ فوروس، م.؛ غالي، أ. (2009). "الامتصاص الضوئي لبلورات الماس النانوية من حسابات دالة الكثافة الأولية ". مجلة Physical Review B. 80 ( 16) 161411. Bibcode : 2009PhRvB..80p1411V . doi : 10.1103/PhysRevB.80.161411 .
  10. 1 2 دروموند، ن.د.؛ ويليامسون، أ.ج.؛ نيدز، ر.ج.؛ غالي، ج. (2005). "انبعاث الإلكترونات من الماسويدات: دراسة مونت كارلو الكمومية للانتشار". رسائل المراجعة الفيزيائية . 95 (9): 096801–096804 . arXiv : 0801.0381 . Bibcode : 2005PhRvL..95i6801D . doi : 10.1103/PhysRevLett.95.096801 . PMID 16197235. S2CID 16703233 .  
  11. ↑ ويلي، تي إم؛ بوستيدت، سي؛ فان بورين، تي؛ دال، جي إي؛ ليو، إس جي؛ كارلسون، آر إم كيه؛ تيرمينيلو، إل جيه؛ مولر، تي. (2005). "الحدود الجزيئية لنموذج الحصر الكمي في تجمعات الماس" . رسائل المراجعة الفيزيائية (مخطوطة مقدمة). 95 (11): 113401–113404 . Bibcode : 2005PhRvL..95k3401W . doi : 10.1103/PhysRevLett.95.113401 . PMID 16197003 . 
  12. ^ يانغ، ول. فابري، دينار؛ ويلي، TM؛ لي، جيري. دال، جي. كارلسون، RMK. شراينر، العلاقات العامة؛ فوكين، أأ؛ تكاتشينكو، بكالوريوس. فوكينا، NA؛ ميفاسانا، دبليو؛ مانيلا، ن.؛ تاناكا، ك.؛ تشو، X.-J.؛ فان بورين، T.؛ كيلي، MA؛ حسين، ز.؛ ميلوش، NA؛ شين، Z.-X. (2007). “الانبعاث الضوئي للإلكترون أحادي اللون من الطبقات الأحادية الماسية” (PDF) . علوم . 316 (5830): 1460–1462 . بيب كود : 2007Sci...316.1460Y . دوى : 10.1126/science.1141811 . PMID 17556579 . 
  13. ^ شويرتفيغر، هارتموت وآخرون. "الألماس هو أفضل صديق للكيميائي: الكيمياء الماسية تتجاوز الأدمانتان." Angewandte Chemie (الطبعة الدولية باللغة الإنجليزية) المجلد. 47,6 (2008): 1022-36. موقع PubMed doi:10.1002/anie.200701684 تم الوصول إليه في 4 يونيو 2026.
  14. ↑ ويجل، ويليام ك. الثالث وآخرون. "طرق التوظيف الجذري المباشر للوصول إلى الأدمانتانات والماسويدات المستبدلة". الكيمياء العضوية والبيولوجية الجزيئية ، المجلد 20، العدد 1، الصفحات 10-36. 22 ديسمبر 2021، doi:10.1039/d1ob01916c . تم الاطلاع على موقع PubMed الإلكتروني في 4 يونيو 2026.
  15. ↑ بانش، تيد إي.؛ ليكومبت، مالكولم أ.؛ أديديجي، أ. فيكتور؛ ويتكي، جيمس هـ.؛ بورلي، ت. ديفيد؛ هيرمس، روبرت إي.؛ موني، تشارلز؛ باتشيلور، ديل؛ وولباخ، ويندي س.؛ كاثرين، جويل؛ كليتشكا، غونتر؛ باترسون، مارك سي إل؛ سوينديل، إدوارد سي.؛ ويتوير، تيموثي؛ هوارد، جورج أ.؛ ميترا، سيدهارتا؛ مور، كريستوفر ر.؛ لانغورثي، كورت؛ كينيت، جيمس ب.؛ ويست، ألين؛ سيلفيا، فيليب ج. (سبتمبر 2021). "مقال مسحوب: انفجار جوي بحجم انفجار تونغوسكا دمر تل الحمام، وهي مدينة من العصر البرونزي الوسيط في وادي الأردن بالقرب من البحر الميت" . التقارير العلمية . 11 (1): 18632. Bibcode : 2021NatSR..1118632B . doi : 10.1038/ s41598-021-97778-3 . PMC 8452666. PMID 34545151 .  (تم سحبها،  انظر doi : 10.1038/s41598-025-99265-5 ، PMID 40275027 ، Retraction Watch )