Compuesto de intercalación de grafito
Los compuestos de intercalación de grafito ( GIC ) son materiales complejos que tienen una fórmula CX m donde el ión X n + o X n− se inserta ( intercala ) entre las capas de carbono con carga opuesta. Por lo general, m es mucho menor que 1. [1] [2] Estos materiales son sólidos de colores profundos que exhiben una variedad de propiedades eléctricas y redox de aplicaciones potenciales.
El anfitrión (grafito) y el invitado X interactúan mediante transferencia de carga . Un proceso análogo es la base de las baterías comerciales de iones de litio .
En un compuesto de intercalación de grafito, no todas las capas están necesariamente ocupadas por invitados. En los llamados compuestos de la etapa 1 , las capas de grafito y las capas intercaladas se alternan y en los compuestos de la etapa 2 , dos capas de grafito sin material huésped entre ellas se alternan con una capa intercalada. La composición real puede variar y, por lo tanto, estos compuestos son un ejemplo de compuestos no estequiométricos . Es costumbre especificar la composición junto con el escenario. Las capas se separan tras la incorporación de los iones invitados.
Uno de los compuestos de intercalación de grafito mejor estudiados, KC 8 , se prepara fundiendo potasio sobre polvo de grafito. El potasio se absorbe en el grafito y el material cambia de color de negro a bronce. [3] El sólido resultante es pirofórico . [4] La composición se explica asumiendo que la distancia de potasio a potasio es el doble de la distancia entre hexágonos en la estructura de carbono. El enlace entre las capas de grafito aniónico y los cationes de potasio es iónico. La conductividad eléctrica del material es mayor que la del α-grafito. [4] [5] KC 8 es un superconductor con una temperatura crítica T muy bajac = 0.14 K. [6] Calentar KC 8 conduce a la formación de una serie de productos de descomposición a medida que se eliminan los átomos de K: [ cita requerida ]
La estequiometría MC 8 se observa para M = K, Rb y Cs. Para iones más pequeños M = Li + , Sr 2+ , Ba 2+ , Eu 2+ , Yb 3+ y Ca 2+ , la estequiometría limitante es MC 6 . [6] Grafito de calcio CaC
6se obtiene sumergiendo grafito pirolítico altamente orientado en una aleación líquida de Li-Ca durante 10 días a 350 ° C. La estructura cristalina de CaC
6pertenece al grupo espacial R 3 m. La distancia entre capas de grafito aumenta con la intercalación de Ca de 3.35 a 4.524 Å, y la distancia carbono-carbono aumenta de 1.42 a 1.444 Å.
Con bario y amoniaco , los cationes se solvatan dando la estequiometría (Ba (NH 3 ) 2.5 C 10.9 (etapa 1)) o aquellos con cesio , hidrógeno y potasio (CsC 8 · K 2 H 4/3 C 8 (etapa 1 )).
