Interkalaatio (kemia)
Interkalaatio tarkoittaa kemiallista reaktiota, jossa atomi, ioni tai molekyyli insertoituu kerrosmaisen yhdisteen tai alkuaineen kerrosten väliin muodostamatta kuitenkaan kovalenttista sidosta isäntämolekyylin kanssa. Interkalaatiossa tapahtuu reversiibeli isäntämolekyylin rakenteen ja ominaisuuksien muuttuminen. Isäntämolekyyli voi olla yksinkertainen kiteinen aine, makromolekyyli tai amorfinen aine. Interkalaatiossa muodostuvaa yhdistettä kutsutaan interkalaatioyhdisteeksi.[1][2][3][4][5]
Interkalaatio epäorgaanisessa kemiassa muokkaa
Ensimmäisen kerran interkalaatioreaktioista raportoi saksalainen C. Schafhäult vuonna 1840, mutta varsinaisesti interkalaatioreaktiot herättivät kiinnostusta vuodesta 1926 eteenpäin, jolloin Karl Fredenhagen ja Gustav Cadenbach raportoivat kaliumhöyryn interkalatoituvan grafiittiin. Tyypillisiä esimerkkejä epäorgaanisista interkalatoitumisreaktioista ovat ammoniakin interkalatoituminen saveen, alkalimetallien interkalatoituminen kerrosrakenteisiin siirtymämetallikalkogeneihin eli oksideihin, sulfideihin, selenideihin ja tellurideihin (mm. molybdeenidisulfidiin ja niobiumtelluridiin) sekä useiden eri metallien ja molekyylien interkalatoituminen grafiittiin. Interkalatoituminen muuttaa materiaalien sähkönjohtavuutta ja magneettisia ominaisuuksia. Tästä hyvänä esimerkkinä ovat grafiitin interkalaatioyhdisteet. Polymeerisessä hiilimonofluoridissa grafeenin π-systeemi on hajonnut interkalatoituneiden fluoriatomien aiheuttaman rakennemuutoksen vuoksi ja hiilimonofluoridi on sähköneriste. Sen sijaan interkalatoituneet metalliatomit, kuten kalium, luovuttavat elektroneja π-systeemille säilyttäen sen rakenteen, ja tällaiset interkalaatioyhdisteet ovat grafiittia parempia sähkönjohteita.[6][5][7]
DNA:n interkalaatio muokkaa
Tasomaiset aromaattiset yhdisteet pystyvät interkalatoitumaan DNA-molekyylin kaksoiskierteen väliin ja aiheuttamaan sen rakenteellisen muutoksen. Tällöin myös DNA:n ominaisuudet muuttuvat ja muun muassa monistuminen estyy. Interkalatoituvan molekyylin pinta-alan täytyy olla vähintään 2,8 nm2 ja korkeus vähemmän kuin 0,34 nm. DNA:n kanssa interkalatoituvia yhdisteitä ovat muun muassa daktinomysiini, antrasykliiniantibiootit ja eräät väriaineet, kuten etidiumbromidi ja akridiinioranssi.[6][8]
Lähteet muokkaa
- ↑ Intercalation reaction IUPAC GoldBook. Viitattu 24.05.2013. (englanniksi)
- ↑ Intercalation compounds IUPAC GoldBook. Viitattu 24.05.2013. (englanniksi)
- ↑ N.N. Greenwood & A. Earnshaw: Chemistry of the Elements, s. 265. 2nd Edition. Butterworth Heinemann, 1992. ISBN 0-7506-3365-4. (englanniksi)
- ↑ Geoff Rayner-Canham & Tina Overton: Descriptive Inorganic Chemistry, s. 377. 5th Edition. W. H. Freeman and Company, 2006. ISBN 978-1-4292-2434-5. (englanniksi)
- ↑ a b Duncan W. Bruce, Dermot O'Hare: Inorganic Materials, s. 172-207. John Wiley & Sons, 1997. ISBN 978-0-471-96036-2. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 24.05.2013). (englanniksi)
- ↑ a b Thomas Scott, Mary Eagleson: Concise encyclopedia chemistry, s. 538. Walter de Gruyter, 1994. ISBN 978-3110114515. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 24.05.2012). (englanniksi)
- ↑ Catherine E. Housecroft, A. G. Sharpe: Inorganic chemistry, s. 347. Pearson Education, 2007. ISBN 9780131755536. (englanniksi)
- ↑ Reginald Garrett, Charles M. Grisham: Biochemistry, s. 326. Cengage Learning, 2010. ISBN 9780495109358. Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 24.05.2013). (englanniksi)