Dans la nature, le carbone pur se trouve sous deux formes bien connues, ou allotropies: le diamant et le graphite. En 1985, cependant, les scientifiques ont découvert que le carbone pur peut être amené à former une structure encore plus inhabituel, le fullerène ou fullerène. Esoteric comme ils peuvent sembler, buckyballs possèdent un certain nombre de propriétés inhabituelles qui les rendent d'intérêt pour les chimistes.
Structure
Le buckyball fullerène est la molécule connue plus ronde à la science. Chaque buckyball contient exactement soixante atomes de carbone dans une structure qui ressemble à un ballon de soccer creux. Chaque atome de carbone dans le cadre est lié à trois autres. Les liaisons entre les atomes de carbone forment 20 hexagones à six faces et 12 pentagones à cinq côtés. Il est le plus petit fullerène dans lequel aucun deux pentagones partagent un bord. Les scientifiques ont également été en mesure de produire des fullerènes plus ou moins contenant des nombres différents de carbones; ceux-ci adoptent des formes différentes, mais sont beaucoup moins stables. Le type le plus stable de fullerène est la variété C60.
Conductivité
Les solides fabriqués à partir de buckyballs purs sont des cristaux qui agissent soit comme isolants qui ne conduisent pas l'électricité ou les semi-conducteurs dont augmente avec la température conductivité. Si les buckyballs sont dopés avec certains métaux tels que le potassium ou le rubidium, le solide buckyball peut conduire l'électricité. Si elles sont dopées avec des agents réducteurs organiques, ils peuvent devenir ferromagnétique (qui est, à aimantation permanente par un champ magnétique), ce qui est un comportement bizarre pour un non-métal.
Propriétés de cristal
La forme cristalline de buckminsterfullerene est doux comme le graphite, dans lequel les différentes couches peuvent glisser les unes des autres. Si le buckminsterfullerene solide est comprimé, cependant, il devient très difficile. Il peut exister sous des formes cristallines cubiques ou hexagonaux. L'indice de réfraction pour un cristal de buckyball (qui est, le rapport de la vitesse de la lumière dans le cristal à la vitesse de la lumière dans le vide) est de 2,2, par rapport à 2,42 pour le diamant. La masse volumique du solide fullerène est de 1,65 gramme par centimètre cube.
Autres propriétés
Le diamètre intérieur de la "cage" moléculaire formé par le fullerène est 7.11 angströms, où un angström est 10 milliardième de mètre --- assez grand, en effet, que dans certaines expériences scientifiques ont été capables de piéger des atomes d'autres éléments à l'intérieur de cette «cage». Les atomes de carbone dans les anneaux pentagonaux ne sont pas doublement liés, de sorte que les électrons ne sont pas complètement délocalisés sur l'ensemble du cadre. Par conséquent, buckyballs se comportent comme des composés à double liaison carbone déficients en électrons, et ils réagissent facilement avec de nombreux composés riches en électrons.