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富勒烯
诺贝尔博物馆里的富勒烯模型球碳,原名富勒烯(fullerene,又译作福乐烯),又名巴基球巴克球(buckyball),是于1985年发现的继金刚石石墨之后元素的第三种晶体形态,又一类碳的同素异形体

预言及发现

1985年,英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托博士(sir harold walter kroto,1939年10月7日~)和美国科学家理查德·埃里特·史沫莱(sir richard errett smalley,1943年6月6日~)等人在气流中以激光汽化蒸发石墨实验中首次制得由60个碳组成的碳原子簇结构分子c60。为此,克罗托博士获得1996年度诺贝尔化学奖

结构

克罗托受建筑学家理查德·巴克明斯特·富勒(richard buckminster fuller,1895年7月12日~1983年7月1日)设计的美国万国博览馆球形圆顶薄壳建筑的启发,认为c60可能具有类似球体的结构,因此将其命名为buckminster fullerene(巴克明斯特·富勒烯,简称富勒烯)。

富勒烯是一系列纯碳组成的原子簇的总称。它们是由非平面的五元环、六元环等构成的封闭式空心球形或椭球形结构的共轭烯。现已分离得到其中的几种,如c60和c70等。在若干可能的富勒烯结构中c60,c240,c540和直径比为1:2:3。c60的分子结构的确为球形32面体,它是由60个碳原子以20个六元环和12个五元环连接而成的具有30个碳碳双键(c=c)的足球状空心对称分子,所以,富勒烯也被称为足球烯。球体直径约为710pm,即由12个五边形和20个六边形组成。其中五边形彼此不相联接只与六边形相邻。与石墨相似,每个碳原子以sp2杂化轨道和相邻三个碳原子相连,剩余的p轨道在c60分子的外围和内腔形成π键。

性质

c60分子具有芳香性,溶于苯呈酱红色。可用电阻加热石墨棒或电弧法使石墨蒸发等方法制得。c60有润滑性,可能成为超级润滑剂。金属掺杂的c60有超导性,是有发展前途的超导材料。c60还可能在半导体、催化剂、蓄电池材料和药物等许多领域得到应用。c60分子可以和金属结合,也可以和非金属负离子结合。当碱金属原子和c60结合时,电子从金属原子转到c60分子上,可形成具有超导性能的mxc60,其中m为k,rb,cs;x为掺进碱金属原子的数目。k3c60在18k以下是超导体,在18k以上是导体,掺进原子数可达6个,k6c60是绝缘体。c60是既有科学价值又有应用前景的化合物,在生命科学、医学、天体物理等领域也有定的意义。富勒烯的成员还有c78、c82、c84、c90、c96等也有管状等其他形状。
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