巴克明斯特富勒烯
發(fā)現(xiàn)
1985年,英國(guó)化學(xué)家哈羅德·沃特爾·克羅托博士和美國(guó)科學(xué)家理查德·斯莫利等人在萊斯大學(xué)于氦氣流中以激光汽化蒸發(fā)石墨實(shí)驗(yàn)中首次制得由60個(gè)碳組成的碳原子簇結(jié)構(gòu)分子“C60”。為此,克羅托博士獲得1996年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在1990年前,關(guān)于富勒烯的研究都集中于理論研究,因?yàn)闆](méi)有足量的富勒烯用于實(shí)驗(yàn),直到1990年后,Kriischmer等人第一次報(bào)道了大量合成C60的方法,才使得C60的研究得以大量展開(kāi)。因?yàn)檫@個(gè)分子與建筑學(xué)家巴克明斯特·富勒設(shè)計(jì)的美國(guó)萬(wàn)國(guó)博覽館球形圓頂薄殼建筑作品很相似,為了表達(dá)對(duì)他的敬意,將其命名為“巴克明斯特·富勒烯”(buckminster fullerene),昵稱“巴克球”(buckyball)。
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建筑學(xué)家理查德·巴克明斯特·富勒設(shè)計(jì)的美國(guó)萬(wàn)國(guó)博覽館球形圓頂薄殼建筑
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C60的旋轉(zhuǎn)視圖
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C60粉末
結(jié)構(gòu)
后來(lái)通過(guò)質(zhì)譜分析、X射線分析后證明,C60的分子結(jié)構(gòu)的確為球形32面體,它是由60個(gè)碳原子以20個(gè)六元環(huán)和12個(gè)五元環(huán)連接而成的具有30個(gè)碳碳雙鍵(C=C)的足球狀空心對(duì)稱分子,所以,富勒烯也被稱為足球烯。
1991年,日本科學(xué)家飯島澄男另外發(fā)現(xiàn)管狀的富勒烯稱為“巴克管”(單壁的奈米碳管(SMNT),全世界最小的人工中空管,就是巴克管)。 在數(shù)學(xué)上,富勒烯的結(jié)構(gòu)都是以五邊形和六邊形面組成的凸多面體。最小的富勒烯是C20,有正十二面體的構(gòu)造。沒(méi)有22個(gè)頂點(diǎn)的富勒烯。之后都存在C2n的富勒烯,n = 12, 13, 14 ...。暫時(shí)有1812種富勒烯。
它是一系列含有多個(gè)碳原子的籠狀原子簇的總稱,其中最有名且最先發(fā)現(xiàn)的是碳六十分子(C60),它有個(gè)特別的名字:buckminster fullerene。所有富勒烯結(jié)構(gòu)的五邊形個(gè)數(shù)為12個(gè),六邊形個(gè)數(shù)為(n - 10)。
性質(zhì)
物理性質(zhì)
密度
C60的密度大約為1.7g/cm。
溶解性
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C60溶解
C60在大部分溶劑中溶得很差,通常用芳香性溶劑,如甲苯、氯苯,或二硫化碳溶解。純富勒烯的溶液通常是紫色,濃度大則是紫紅色。富勒烯是迄今發(fā)現(xiàn)的唯一在室溫下溶于常規(guī)溶劑的碳的同素異性體。
C60在一些溶劑的溶解度列于下表
1-氯萘 (51 mg/mL)
1-甲基萘(33 mg/mL)
1,2-二氯苯 (24 mg/mL)
1,2,4-三氯苯(18 mg/mL)
四氫萘(16 mg/mL)
二硫化碳(8 mg/mL)
1,2,3-三溴丙烷 (8 mg/mL)
溴仿(5 mg/mL)
異丙苯(4 mg/mL)
甲苯(3 mg/mL)
苯(1.5 mg/mL)
環(huán)已烷 (1.2 mg/mL)
四氯化碳(0.4 mg/mL)
氯仿(0.25 mg/mL)
正已烷 (0.046 mg/mL)
四氫呋喃(0.006 mg/mL)
乙腈(0.004 mg/mL)
甲醇(0.000 04 mg/mL)
水(1.3×10 mg/mL)
參考文獻(xiàn)
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