martes, 18 de febrero de 2014

Problemas teóricos Olímpicos

Problema 1: Oxido de grafito

El Óxido de grafito (GO, sigla en inglés) es un compuesto obtenido por tratamiento del grafito con oxidantes fuertes. Las capas de panal de carbono del GO (Fig. 1a) están decoradas con varios tipos de grupos funcionales que contienen oxígeno. Una fórmula molecular neta de GO es СОXНY, donde X e Y dependen del método de oxidación. En los últimos años GO ha llamado mucho la atención como un prometedor precursor de grafeno, el más famoso de los nanomateriales de carbono bidimensional con propiedades eléctricas únicas. La exfoliación de óxido de grafito produce hojas atómicamente delgadas de óxido de grafeno (Fig. 1b). La reducción de este último produce grafeno.

Figura 1. а) Red cristalina de grafito. El GO conserva la estructura de capas de grafito, pero el espaciamiento entre capas es casi dos veces mayor (~ 12 A en lugar de 6,69 A en la figura) y parte de los átomos de carbono se oxidan. b) Una hoja simple de la red cristalina de GO. Se muestran varios grupos funcionales que contienen oxígeno. El número absoluto y relativo de los grupos funcionales depende del método particular de síntesis .

1. ¿Por qué el GO es el precursor más favorable de grafeno, en comparación con el grafito en sí? Dé dos razones.
En tu opinión: ¿Cuál es el inconveniente más grave del GO como precursor de grafeno?


Documento electrónico
Chemistry Department, Moscow State University. Preparatory problems 45th International Chemistry Olympiad (IChO-2013)

2 comentarios:

  1. en el oxido de grafito hay mayor separación entre capas, por lo tanto será más fácil separarlo. además, el oxido de grafito puede interaccionar con el agua por enlaces de hidrogeno y por lo tanto, ayuda a que se separen las capas. el inconveniente es que al estar oxidado, hay que reducirlo.
    Sergio Cuesta Galisteo

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  2. Exactamente. En el óxido de grafito el espaciamiento entre planos es más grande. Esto facilita la exfoliación de óxido de grafito. El grafito es hidrófobico, mientras que el óxido de grafito es hidrofílico debido a la formación de los grupos funcionales. Esto hace que el óxido de grafito sea soluble en agua, que es muy importante para la exfoliación química. La gran desventaja del óxido de grafito como un precursor del grafeno es la necesidad de reducción de hojas sueltas después de la exfoliación. El grafeno producido a partir del óxido de grafito es siempre defectuoso.

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