"C60" y " C-60" volver a dirigir aquí. Para otras aplicaciones, ver el C60 (desambiguación) .

considera también: Graphene,

Fullerite

El Fullerenes, descubierto en el 1985 por el enrollamiento de Roberto, Harold Kroto y Richard Smalley en la universidad de Sussex y la universidad de arroz, es una familia de los alótropos del carbón nombrados después de que Richard Buckminster un más lleno y a veces se llama los buckyballs, cuando en una configuración esférica. Son las moléculas integradas enteramente por el carbón, bajo la forma de esfera hueco, elipsoide, o tubo . Los fullerenes cilíndricos se llaman los nanotubes del carbón o los buckytubes . Fullerenes es similar en estructura al grafito, que se compone de una hoja de anillos hexagonales ligados, pero él contiene también los anillos pentagonales (o a veces heptagonales) que evitan que la hoja sea planar.

Predicción y descubrimiento

En los experimentos de viga molecular, los picos discretos eran correspondencia observada a las moléculas con la masa exacta de sesenta o setenta o más átomos de carbón. En 1985, el Harold Kroto (entonces de la universidad de Sussex, ahora de la universidad de estado de la Florida ), el brezo de James R., el Sean O'Brien, el enrollamiento de Roberto y el Richard Smalley, de la universidad de arroz, descubrió C₆₀, y vino pronto después de eso descubrir los fullerenes. Kroto, enrollamiento, y Smalley fueron concedidos el Premio Nobel 1996 Del en la química para sus papeles en el descubrimiento de esta clase de compuestos. C₆₀ y otros fullerenes eran más adelante ocurrencia notada fuera del laboratorio (e., en el hollín normal de la vela ). Por el 1991, era relativamente fácil producir muestras gramo-clasificadas de polvo del fullerene usar las técnicas Donald Huffman y Wolfgang Krätschmer . La purificación de Fullerene sigue siendo un desafío a los químicos y determina en gran parte precios del fullerene. Los fullerenes supuestos de Endohedral tienen iones o pequeñas moléculas incorporados dentro de los átomos de la jaula. Fullerene es un reactivo inusual en muchas reacciones orgánicas tal como la reacción de Bingel descubierta en 1993.

Las cantidades minuciosas del Buckminsterfullerenes, bajo la forma de C₆₀, las moléculas de C₇₀, de C₇₆, y de C₈₄, se producen en naturaleza, ocultado en el cubre de hollín y formado por rayo en la atmósfera. Recientemente, Buckminsterfullerenes fue encontrado en una familia de minerales conocidos como Shungites en el Carelia, Rusia.

La existencia de C₆₀ fue predicha en 1970 por Eiji Osawa de la Universidad Tecnológica de Toyohashi. Él notó que la estructura de una molécula de Corannulene era un subconjunto de una forma de la fútbol-bola, y él hizo la hipótesis que una forma completa de la bola podría también existir. Su idea fue divulgada en compartimientos japoneses, pero no alcanzó Europa o América.

Nombramiento

Buckminsterfullerene (C₆₀) fue nombrado después Richard Buckminster un más lleno, arquitecto conocido que popularizó la bóveda geodésica . Puesto que los buckminsterfullerenes tienen una forma similar a esa clase de bóveda, el nombre era probablemente apropiado. Mientras que el descubrimiento de la familia del fullerene vino después de buckminsterfullerene de, el nombre fue acortado para ilustrar que este 3ultimo es un tipo del anterior.

El para las ilustraciones de las estructuras de la bóveda geodésica, considera la biosfera de Montreal, el proyecto de Eden, los jardines botánicos de Missouri, el mundo de la ciencia en el mundo de TELUS de la ciencia, el invernadero hortícola del parque de Mitchell, la bóveda del oro, la bóveda de Tacoma, y la tierra de la nave espacial (Disney) .

Buckyballs

Buckminsterfullerene

El Buckminsterfullerene (el fullerene conocido IUPAC (C₆₀-I_h)) es la molécula más pequeña del fullerene en la cual ningunos dos pentágonos comparten un borde (que pueda desestabilizar; ver el Pentalene ). Es también el más común en términos de ocurrencia natural, pues puede ser encontrado a menudo en el hollín .

¡La estructura de C₆₀ es un truncado (T = 3) el icosahedron, que se asemeja un balón de fútbol del tipo hizo de veinte hexágonos y de doce pentágonos, con un átomo de carbón en las cimas de cada polígono y de un enlace a lo largo de cada borde del polígono.

El diámetro de Van der Waals de la molécula del A. ₆₀ es cerca de 1 nanómetro (nanómetro). El núcleo al diámetro del núcleo de la molécula del A. ₆₀ es cerca de 0.

La molécula de C₆₀ tiene dos longitudes en enlace. Los enlaces del anillo del 6:6 (entre dos hexágonos) se pueden considerar " Quot de los enlaces dobles ; y ser más cortos que los enlaces del 6:5 (entre un hexágono y un pentágono).

Buckyball del boro

Un nuevo tipo de buckyball que utilizaba los átomos del boro en vez del carbón generalmente ha sido predicho y descrito por los investigadores en la universidad de arroz. La estructura B-80 se predice para ser más estable que el buckyball C-60. Una razón de esto dado por los investigadores es que el B-80 está realmente más bién la estructura original de la bóveda geodésica popularizada por Buckminster Fuller que utilice triángulos algo que hexágonos.

Variaciones de buckyballs

Otro buckminsterfullerene bastante común es el C₇₀, pero los fullerenes con 72, 76, 84 e incluso hasta 100 átomos de carbón se obtienen comúnmente.

En términos matemáticos, la estructura de un fullerene es un poliedro convexo trivalente con las caras pentagonales y hexagonales. En la teoría de gráfico, el fullerene del término refiere a cualesquiera 3 - el regular, gráfico planar con todas las caras del tamaño 5 o 6 (cara externa incluyendo). Sigue de la fórmula del poliedro de Euler, |V|-|E|+|F| = 2, (donde |V|, |E|, |F| indicar el número de cimas, de bordes, y de caras), que hay exactamente 12 pentágonos en un fullerene y |V|/2-10 hexágonos.

El fullerene más pequeño es el Dodecahedron --el C₂₀ único, Dodecahedrane . No hay fullerenes con 22 cimas. El número de los fullerenes C_2n crece con el aumento de n = 12.14…, áspero en proporción con n⁹. Por ejemplo, hay 1812 fullerenes no-isomorfos C₆₀. Observar esa solamente una forma de C₆₀, el icosahedron truncado del buckminsterfullerene alias, no tiene ningún par de pentágonos adyacentes (el más pequeño tal fullerene). Para ilustrar más lejos el crecimiento, hay 214.713 fullerenes no-isomorfos C₂₀₀, 15.672 cuyo no tener ningún pentágono adyacente.

Buckytubes

Nanotubes del carbón

considera también:

l nanotube del carbón El Nanotubes es fullerenes cilíndricos. Estos tubos del carbón son generalmente solamente algunos nanometres de par en par, pero pueden extenderse menos que un micrómetro a varios milímetros en longitud. Han cerrado a menudo extremos, pero pueden ser ampliables también. Hay también los casos en los cuales el tubo reduce en diámetro antes de cerrar apagado. Su estructura molecular única da lugar a características macroscópicas extraordinarias, incluyendo fuerza de alta resistencia, alta conductividad eléctrica, alta ductilidad, alta resistencia al calor, e inactividad química relativa (pues es cilíndrico y " planar" - es decir, no tiene ningún " exposed" átomos que se pueden desplazar fácilmente). Un uso propuesto de los nanotubes del carbón está en las baterías de papel, desarrolladas en 2007 por los investigadores en el instituto politécnico de Rensselaer.

Nanobuds del carbón

considera también:

l nanobud del carbón El Nanobuds ha sido obtenido agregando Buckminsterfullerenes a los nanotubes del carbón.

Características

Para la última década, las características químicas y físicas de fullerenes han sido asuntos actuales en el campo de la investigación y desarrollo, y son probables continuar estando durante mucho tiempo. La ciencia popular ha publicado los artículos acerca de las aplicaciones posibles de fullerenes en la armadura . En abril de 2003, los fullerenes estaban bajo estudio para el uso medicinal potencial : antibióticos específicos obligatorios a la estructura para apuntar las bacterias resistentes e incluso para apuntar ciertas células del cáncer tales como melanoma . La aplicación de octubre de 2005 la química y la biología contiene un artículo que describe el uso de fullerenes como agentes antimicrobianos luz-activados .

En el campo de la nanotecnología, la resistencia térmica y la superconductividad son algunas de las características más pesadamente estudiadas.

Un método común usado a los fullerenes del producto es enviar una corriente grande entre dos electrodos próximos del grafito en una atmósfera inerte . El arco resultante del plasma del carbón entre los electrodos se refresca en el residuo fuliginoso de el cual muchos fullerenes pueden ser aislados.

Hay muchos cálculos que se han hecho usar ab initio los métodos de Quantum aplicados a los fullerenes. Por los métodos de DFT y TDDFT uno puede obtener espectros ULTRAVIOLETA IR, Raman y . Los resultados de tales cálculos se pueden comparar con resultados experimentales.

Aromaticity

Los investigadores han podido aumentar la reactividad de fullerenes atando a grupos activos a sus superficies. Buckminsterfullerene no exhibe el " " del superaromaticity ;: es decir, los electrones en los anillos hexagonales no delocalize sobre la molécula entera.

Un fullerene esférico de los átomos de carbón del n tiene electrones de la Pi-vinculación n . Éstos deben intentar delocalize sobre la molécula entera. Los mecánicos de quántum de tal arreglo deben ser como una cáscara solamente de la estructura mecánica del quántum bien conocido de un solo átomo, con una cáscara llenada estable para el n = 2, 8, 18, 32, 50, 72, 98, 128, etc.; es decir dos veces un cuadrado perfecto ; pero esta serie no incluye 60. Consecuentemente, C₆₀ en agua tiende a coger dos más electrones y a convertirse en un anión . El nC₆₀ descrito más abajo puede ser el resultado de C₆₀ que intenta formar una vinculación metálica flojo.

Química

considera también:

la química de Fullerene Fullerenes es estable, pero no no total nonreactive. Los átomos de carbón de sp²-hybridized, que están en su mínimo de la energía en grafito planar, se deben doblar para formar la esfera o el tubo cerrada, que producen la tensión del ángulo. ¡La reacción característica de fullerenes es la adición electrofílica en 6.6 enlaces dobles, que reduce la tensión del ángulo cambiando los carbones de sp²-hybridized en sp³-hybridized ones. el cambio en los orbitarios cruzados por hibridación causa los ángulos en enlace de la disminución de cerca de 120 grados en los orbitarios de sp² de cerca de 109.5 grados de los orbitarios de sp³. Esta disminución de ángulos en enlace permite para que los enlaces doblen menos al cerrar la esfera o el tubo, y así, la molécula llega a ser más estable.

Otros átomos se pueden atrapar dentro de fullerenes para formar los compuestos de la inclusión conocidos como fullerenes de Endohedral. Un ejemplo inusual es el fullerene formado huevo Tb₃N@C₈₄, que viola la regla aislada del pentágono. La evidencia reciente de un impacto del meteorito en el final del período pérmico fue encontrada analizando los gases nobles así que preservada. Metallofullerene - basado inocula usar el proceso de acero rhonditic son producción del principio como una de las primeras aplicaciones comercial-viables de buckyballs. ¡

Solubilidad

Fullerenes es escasamente solubilidad en muchos solventes que los solventes comunes para los fullerenes incluyen los compuestos aromáticos, tales como tolueno, y otras como el disulfuro de carbón . Las soluciones de Buckminsterfullerene puro tienen un color de color morado oscuro. Las soluciones de C₇₀ son rojizas. Los fullerenes más altos C₇₆ a C₈₄ tienen una variedad de colores. C₇₆ tiene dos formas ópticas, mientras que otros fullerenes más altos tienen varios isómeros estructurales. Fullerenes es el único alótropo sabido del carbón que se pueda disolver en solventes comunes en la temperatura ambiente.

Algunas estructuras del fullerene no son solubles porque hacen que un pequeño boquete de venda entre la tierra y los estados emocionados éstos incluya los pequeños fullerenes C₂₈, C₃₆ y C₅₀. La estructura de C₇₂ está también en esta clase, pero la versión endohedral con un lantánido atrapado - el átomo del grupo es solubilidad debido a la interacción del átomo del metal y a los estados electrónicos del fullerene. C₇₂ habían desconcertado que era ausente en extracto plasma-generado fullerene del hollín, pero encontraron a los investigadores original en muestras endohedral. Los pequeños fullerenes del boquete de venda son alto reactivos y lazo a otros fullerenes o a las partículas de hollín.

Los solventes que pueden disolver el buckminsterfullerene (C₆₀) son mencionados abajo en orden de la solubilidad más alta. El valor entre paréntesis es la concentración saturada aproximada.

del chloronaphthalene (51 mg/ml) 1

del metilnaftaleno (33 mg/ml) 1

del diclorobenceno (24 mg/ml) 1.2

del trimetilbenceno (18 mg/ml) 1.4

del tetrahidronaftaleno (16 mg/ml)

del disulfuro de carbón (8 mg/ml)

del tribromopropane (8 mg/ml) 1.3

bromoformo (5 mg/ml)

del tolueno (3 mg/ml)

del benceno (1.5 mg/ml)

del ciclohexano (1.2 mg/ml)

del tetracloruro de carbono (0.4 mg/ml)

del cloroformo (0.25 mg/ml) n-

del hexano (0.046 mg/ml)

del tetrahidrofurano (0.006 mg/ml)

del acetonitrilo (0.004 mg/ml)

del metanol (0.3x10^-11 mg/ml)

La solubilidad de C₆₀ en algunos solventes demuestra el comportamiento inusual debido a la existencia de las fases del solvate (análogos de crystallohydrates). Por ejemplo, la solubilidad de C60 en la solución del benceno demuestra el máximo aproximadamente 313K. Cristalización de la solución del benceno en las temperaturas debajo de resultados máximos en la formación de solvate sólido triclínico con cuatro moléculas C₆₀*4C₆H₆ del benceno que es algo inestable en el aire. Fuera de la solución esta estructura se descompone en FCC generalmente C₆₀ en poca hora de los minutos. En las temperaturas sobre máximo de la solubilidad el solvate no es estable incluso cuando está sumergido en la solución saturada y no derrite con la formación de FCC C60. Cristalización en las temperaturas sobre los resultados máximos de la solubilidad en la formación de FCC pura C60. Los cristales grandes del tamaño del milímetro de C₆₀ y de C₇₀ se pueden crecer de la solución para los solvates y para los fullerenes puros.

Mecánicos de Quantum

En 1999, los investigadores de la universidad de Viena demostraron que la dualidad de la Agitar-partícula se aplicó a las moléculas tales como fullerene. Uno de los co-autores de esta investigación, Voss-Andreae juliano hizo artista y ha creado desde entonces el de varias esculturas que simbolizaba dualidad de la agitar-partícula en Buckminsterfullerenes .

Escritor Marco Chown de la ciencia indicado en el " del programa radiofónico de CBC; " de los caprichos y de los Quarks ; en mayo de 2006 que los científicos están intentando hacer objeto expuesto de los buckyballs el comportamiento del quántum de la existencia en dos lugares inmediatamente (la superposición de Quantum).

Seguridad

T. Mori y otros (2006, toxicología, 225 del ; genotoxicidad in vitro estudiada de págs. 48-54) y mutagenicidad y valores LD50 en los roedores para las mezclas C60 y C70. No se encontró ninguna evidencia de ningún genotóxico o potencial mutágeno y las ratas toleraron la dosificación oral 2g/kg sin efectos nocivos.

Además, muchos otros estudios han demostrado fullerenes para ser no tóxicos. Una revisión comprensiva y reciente del trabajo sobre la toxicidad del fullerene está disponible en " Estudios de toxicidad de Fullerenes y de Derivatives", un capítulo de los Bio-usos del del libro de Nanoparticles (ed de Chan., ciencia biológica de las Landas, 2007). En este trabajo, los autores repasan el trabajo sobre el principio de la toxicidad del fullerene en los años 90 tempranos para presentar, y concluyen que la evidencia recolectó puesto que el descubrimiento de fullerenes sugiere de forma aplastante que C60 sea no tóxico.

Cultura popular

considera también: Fullerenes en

la cultura popular

Los ejemplos de fullerenes en la cultura popular son numerosos. De hecho, los fullerenes aparecieron en la ficción mucho antes la ciencia comenzada para tomar interés serio en ellos.

es el asunto de una descifración nombrada libro del de la ciencia ficción escrita por Stel Pavlou.
En científico el nuevo era una columna semanal llamada " Daedalus" escrito por David Jones, que contuvo descripciones chistosas de tecnologías inverosímiles. En 1966 el columnista incluido una descripción de C₆₀ y otras formas de grafito. Esto fue significada como hospitalidad pura.
También en nuevo compartimiento del científico del, un libro libre era haber dado derecho incluido, " 100 cosas para hacer antes de usted Die", uno cuyo era golpear un buckyball con el pie.
El buckyball es la molécula del estado Tejas

Ver también

Carbón atómico
Buckypaper
Prismane C8
Triacontahedron rombal truncado

.

Zenithic

Fullerene

Random links:

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