Аллотропные модификации углерода: фуллерены, графен, углеродные нанотрубки: строение, свойства, способы получения

курсовая работа

8. Строение фуллеренов

Молекулы фуллеренов могут содержать от 20 до 540 углеродных атомов, расположенных на сферической поверхности.

Наиболее устойчивое и лучше изученное из этих соединений - C60-фуллерен (60 атомов углерода) состоит из 20 шестичленных и 12 пятичленных циклов. Фуллерены с n< 60 оказались неустойчивыми, хотя из чисто топологических соображений наименьшим возможным фуллереном является правильный додекаэдр С20. Все атомы углерода в молекуле C60-фуллерена находятся в sp2-гибридном состоянии и связаны с тремя другими атомами углерода. Негибридизованные p-орбитали углеродных атомов располагаются перпендикулярно сферической поверхности, образуя р-электронное облако снаружи и внутри сферы.

Углеродный скелет молекулы C60-фуллерена представляет собой усечённый икосаэдр.

Углеродные шестичленные циклы внешне напоминают бензол. Однако сходство оказалось чисто внешним. На это указывают результаты рентгеноструктурного анализа. В каждом шестиугольном цикле имеются три фиксированные кратные связи (длина 0,138 нм ) и три простые связи (длина 0,143нм ). В бензольном кольце длина всех связей одинакова и имеет промежуточное значение 0,140 нм. Кратные связи располагаются на линии соприкосновения двух шестиугольников, простые - пяти- и шестиугольника. Все вершины каркаса и, стало быть, атомы углерода эквивалентны, поскольку каждая вершина находится в точке, где сходятся один пяти- и два шестиугольника. Диаметр молекулы фуллерена C60 примерно 1 нм.

Делись добром ;)