Struttura dei fullereni

Nel 1996 il premio Nobel per la Chimica fu assegnato a due scienziati statunitensi Robert F. Curl e Richard E. Smalley e allo scienziato britannico Harold W. Kroto per i loro studi su un nuovo stato allotropico del carbonio. Fino ad allora gli unici stati allotropici del carbonio conosciuti erano diamante e grafite ma, grazie alla scoperta di questi studiosi, si determinò che il carbonio poteva assumere un altro stato allotropico denominato fullerene. Tali strutture unicamente costituite da atomi di carbonio hanno una forma simile a una sfera cava o a un ellissoide che vennero denominate buckyball o una forma tubolare denominata buckytube o nanotubi di carbonio.

Nell’ambito della chimica e della scienza dei materiali la struttura più rilevante è quella costituita da 60 atomi di carbonio a cui è stato dato il nome di buckminsterfullerene per la somiglianza con le cupole geodetiche progettate dall’architetto Buckminster Fuller la cui struttura è stata determinata tramite la spettrometria di massa

La struttura con 60 atomi di carbonio, ottenuta vaporizzando barre di grafite in atmosfera di elio, è simile a una sfera cava in cui gli atomi di carbonio sono i vetrici di un icosaedro tronco con 12 pentagoni e 20 esagoni.

Nella struttura proposta ogni vertice dell’icosaedro tronco è occupato da un atomo di carbonio ciascuno dei quali è legato a tre atomi di carbonio tramite un doppio legame e due legami semplici. Tale struttura suggerisce una ibridazione sp2 ma in tale tipo di ibridazione gli atomi di carbonio giacciono sullo stesso piano come avviene, ad esempio nella grafite.

Nel caso dei fullereni la struttura non è planare e l’angolo tra l’orbitale pz che è di norma perpendicolare al piano diviene di 101.6° introducendo una certa tensione nella molecola

fullerene

Tuttavia l’alta simmetria fa sì che la tensione sia distribuita uniformemente nella intera struttura con conseguente stabilità della molecola.

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Author: Chimicamo

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