интеркалаты

ИНТЕРКАЛАТЫ (интеркаляты) (от лат. intercalatus — вставленный, добавленный)

соед. включения (клатраты), образующиеся в результате обратимой реакции внедрения (интеркалации) к.-л. реагентов в межслоевое пространство кристаллич. веществ со слоистым типом структуры. Веществом — "хозяином" в И. служат графит, дихалькогениды переходных металлов (напр., TiS₂, MoS₂), BN, MoO₂, прир. глины и др., "гостем" — атомы металла (щелочного, Cu, Ag) или нейтральные молекулы, образующие дискретные двухмерные слои, разделенные элементами структуры хозяина. В ходе интеркалации сохраняется целостность кристаллич. структуры хозяина, наблюдается лишь некоторое увеличение межслоевого расстояния и параметров решетки. Формально И. можно рассматривать как мол. комплексы с частичным переносом заряда или перераспределением электронной плотности между гостем и хозяином, напр. C_n^d−M^d+, Li^d+TiS₂^d−, C₈^d+(Al₂Cl₆)_n^d−. Как правило, энтальпии интеркалации невелики, во всяком случае, меньше ΔH⁰_обр хозяина и гостя. Тем не менее интеркалация всегда сопровождается существ. изменением хим. свойств, электронной структуры, электрич., магн. и спектральных характеристик. Так, И. могут иметь окраску, отличную от окраски хозяина, и большую, чем у него, электрич. проводимость. И. все чаще рассматривают как идеальные объекты для изучения физики и химии двухмерного состояния. И. — перспективные электропроводящие вещества, сверхпроводники при низких температурах, катализаторы, твердые электролиты, анодные и катодные материалы в первичных и вторичных источниках тока, твердые смазки, селективные сорбенты при разделении и очистке веществ, аккумуляторы H₂. Так, И. типа MTiS₂, где M — Li или Cu, — твердые электролиты, И. состава C_nМ, где М — Li или К, обладают комплексом пиротехн. и каталитич. свойств, напр., катализируют орто-пара-конверсию H₂. Существует принципиальная возможность применения т. наз. синтетических металлов — И. состава C_nМCl_x, где М — Al, Cu, Fe, Mo, W, — обладающих металлич. проводимостью вдоль слоя (ρ ~ 10⁻⁴ Ом.см) и плотностью в 2–3 раза меньшей, чем плотность Cu или ее сплавов. И., образовавшиеся путем внедрения H₂ в кристаллич. решетки интерметаллидов, напр. TiFe, LaNi₅, Mg₂Ni, содержат слабосвязанные с металлич. матрицей атомы Н. Расчетная плотность H₂ в таких соед. в 1,5–2 раза превышает плотность жидкого или кристаллич. H₂, в связи с чем гидриды интерметаллидов (см. гидриды) начинают находить применение в хим. технологии и энергетике, в качестве катализаторов гидрирования, аккумуляторов H₂, для трансформации разл. видов энергии (атомной, солнечной) в тепловую.

^{Лит.: Intercalated layered materials, ed. by F. Levy, Dordrecht — L., 1979.}

_{К. Н. Семененко}