Buckminsterfullerene (oder buckyball) ist ein kugelförmiges fullerene Molekül mit der Formel C. Es ist eine einem Käfig ähnliche Struktur des verschmolzenen Rings (Gestutztes Ikosaeder), der einem Fußballball ähnelt, der aus zwanzig Sechsecken und zwölf Pentagon, mit einem Kohlenstoff-Atom an den Scheitelpunkten jedes Vielecks und eines Bandes entlang jedem Vieleck-Rand gemacht ist.

Es war zuerst 1985 von Harold Kroto, James R. Heath, Sean O'Brien, Robert Curl und Richard Smalley an der Reisuniversität absichtlich bereit. Kroto, Curl und Smalley wurden dem 1996-Nobelpreis in der Chemie für ihre Rollen in der Entdeckung von buckminsterfullerene und der zusammenhängenden Klasse von Molekülen, dem fullerenes zuerkannt. Der Name ist eine Huldigung zum Volleren Buckminster, weil C seiner Handelsmarke geodätische Kuppeln ähnelt. Buckminsterfullerene ist das allgemeinste fullerene Molekül in Bezug auf das natürliche Ereignis, weil es in kleinen Mengen im Ruß gefunden werden kann.

Feste und gasartige Formen des Moleküls sind im tiefen Raum entdeckt worden.

Buckminsterfullerene ist die größte Sache, die ist gezeigt zu haben sein, Dualität der Welle-Partikel auszustellen. Seine Entdeckung hat zur Erforschung eines neuen Feldes der Chemie geführt, die Studie von fullerenes einschließend.

Etymologie

Der Name von Buckminsterfullerene ist auf den Namen des bekannten Futuristen und Erfinders Buckminster Fuller zurückzuführen. Eines seiner Designs einer geodätischen Kuppel-Struktur hat eine große Ähnlichkeit mit C gehabt; infolgedessen haben die Entdecker des allotrope das neuerfundene Molekül nach ihm genannt. Die breite Öffentlichkeit bezieht sich jedoch manchmal auf buckminsterfullerene und sogar die Kuppel-Struktur von Herrn Fuller, als buckyballs.

Geschichte

Die serendipitous Entdeckung eines Drittels allotropic Form von Kohlenstoff 1985, hat eine im Wesentlichen verschiedene Struktur von geschlossenen Kohlenstoff-Käfigen aufgedeckt, schließlich bekannt als fullerenes werdend. Diese neue Familie von nichtplanaren Kohlenstoff-Zusammensetzungen hat riesiges Interesse innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft in einer kurzen Zeitspanne mit Tausenden von Papieren erzeugt, die über fullerenes und mit Sitz in fullerene Materialien in den 1990er Jahren veröffentlicht sind.

Entdeckung

Theoretische Vorhersagen von buckyball Molekülen sind gegen Ende der 1960er Jahre - Anfang der 1970er Jahre erschienen, aber sie sind größtenteils unbemerkt gegangen. Am Anfang der 1970er Jahre wurde die Chemie von ungesättigten Kohlenstoff-Konfigurationen von einer Gruppe an der Universität von Sussex studiert, der von Harry Kroto und David Walton geführt ist. In den 1980er Jahren wurde eine Technik von Richard Smalley und Bob Curl an der Reisuniversität, Texas entwickelt, um diese Substanzen zu isolieren. Sie haben Lasereindampfung eines passenden Ziels verwendet, um Trauben von Atomen zu erzeugen. Kroto hat begriffen, dass durch das Verwenden eines Grafit-Ziels irgendwelche gebildeten Kohlenstoff-Ketten studiert werden konnten.

C wurde 1985 von Robert Curl, Harold Kroto und Richard Smalley entdeckt. Das Verwenden der Lasereindampfung des Grafits sie haben C Trauben gefunden (wo n> 20 und sogar), von denen die allgemeinsten C und C waren. Für diese Entdeckung wurden sie dem 1996-Nobelpreis in der Chemie zuerkannt. Die Entdeckung von buckyballs war ziemlich überraschend, weil die Wissenschaftler das Experiment nach dem Produzieren von Kohlenstoff plasmas gerichtet haben, um unbekannte interstellare Sache zu wiederholen und zu charakterisieren. Die Massenspektrometrie-Analyse des Produktes hat die Bildung von sphäroidischen Kohlenstoff-Molekülen angezeigt.

Die experimentellen Beweise, eine starke Spitze an 720 Atommasseneinheiten, haben angezeigt, dass sich ein Kohlenstoff-Molekül mit 60 Kohlenstoff-Atomen formte, aber wenig Strukturauskunft gegeben hat. Die Forschungsgruppe hat nach Reaktionsfähigkeitsexperimenten aufgehört, dass die wahrscheinlichste Struktur ein sphäroidisches Molekül war. Die Idee wurde schnell rational erklärt, weil die Basis einer icosahedral Symmetrie Käfig-Struktur geschlossen hat. Kroto hat geodätische Kuppel-Strukturen des bekannten Futuristen und Erfinders Buckminster Fuller als Einflüsse im Namengeben dieser besonderen Substanz als buckminsterfullerene erwähnt.

Weitere Entwicklungen

Die Vielseitigkeit von fullerene Molekülen hat zu sehr viel Forschung geführt, ihre Eigenschaften erforschend. Ein potenziell nützliches Eigentum ist seine große Kapazität innere Räume, dass Atome von verschiedenen Elementen innerhalb des molekularen durch die Kohlenstoff-Atome gebildeten Käfigs gelegt werden können, eine eingeschweißte Version dieser Elemente erzeugend.

Balken-Experimente, die zwischen 1985 und 1990 geführt sind, haben mehr Beweise für die Stabilität von C sowie dem Unterstützen des geschlossenen Käfigs Strukturtheorie und das Voraussagen von einigen der Hauptteil-Eigenschaften zur Verfügung gestellt, die solch ein Molekül haben würde. Um diese Zeit hat intensive theoretische Gruppentheorie-Tätigkeit auch vorausgesagt, dass C nur vier IR energische Schwingbänder wegen seiner icosahedral Symmetrie haben sollte.

1989 hatte die Gruppe von Heidelberg/Tucson, die von Physikern Wolfgang Krätschmer und Donald Huffman geführt ist, ungewöhnliche optische Absorptionen in dünnen durch Kreisbogen-bearbeitete Grafit-Stangen erzeugten Kohlenstoff-Filmen beobachtet. Unter anderen Eigenschaften haben die IR Spektren vier getrennte Bänder in der nahen Abmachung zu denjenigen gezeigt, die für C vorgeschlagen sind. Eine Zeitung, die von der Gruppe 1990 veröffentlicht ist, hat ihren dünnen Filmexperimenten gefolgt, und hat über die Förderung eines Benzols auflösbares Material vom Kreisbogen-bearbeiteten Grafit ausführlich berichtet. Dieser Extrakt hatte Kristall und Röntgenanalyse, die mit der Reihe von kugelförmigen C Molekülen, etwa 0.7 nm im Durchmesser im Einklang stehend ist.

Synthese

1990 haben W. Krätchmer und D. R. Huffman eine einfache und effiziente Methode entwickelt, fullerenes im Gramm und sogar den Kilogramm-Beträgen zu erzeugen, die die fullerene Forschung erhöht haben. In dieser Technik wird Kohlenstoff-Ruß von zwei Grafit-Elektroden der hohen Reinheit durch das Anzünden einer Kreisbogen-Entladung zwischen ihnen in einer trägen Atmosphäre (Helium-Benzin) erzeugt. Wechselweise wird Ruß durch den Laser ablation des Grafits oder pyrolysis von aromatischen Kohlenwasserstoffen erzeugt. Fullerenes werden aus dem Ruß mit einem Mehrschritt-Verfahren herausgezogen. Erstens wird der Ruß in passenden organischen Lösungsmitteln aufgelöst. Dieser Schritt gibt eine Lösung nach, die bis zu 75 % von C, sowie anderen fullerenes enthält. Diese Bruchteile werden mit der Chromatographie getrennt. Allgemein werden die fullerenes im Kohlenwasserstoff oder halogenated Kohlenwasserstoff aufgelöst und haben Verwenden-Tonerde-Säulen getrennt.

Eigenschaften

Molekül

Die Struktur eines buckminsterfullerene ist ein gestutztes Ikosaeder mit 60 Scheitelpunkten und 32 Gesichtern (20 Sechsecke und 12 Pentagon, wo kein Pentagon einen Scheitelpunkt teilt) mit einem Kohlenstoff-Atom an den Scheitelpunkten jedes Vielecks und eines Bandes entlang jedem Vieleck-Rand. Das Diameter von van der Waals eines Moleküls ist ungefähr 1.01 Nanometer (nm). Der Kern zum Kern-Diameter eines Moleküls ist ungefähr 0.71 nm. Das Molekül hat zwei Band-Längen. 6:6 können Ringobligationen (zwischen zwei Sechsecken) als "Doppelbindungen" betrachtet werden und sind kürzer als 6:5 Obligationen (zwischen einem Sechseck und einem Pentagon). Seine durchschnittliche Band-Länge ist 0.14 nm. Jedes Kohlenstoff-Atom in der Struktur wird covalently mit 3 andere verpfändet.

Das C Molekül ist äußerst stabil, im Stande seiend, hohen Temperaturen und Druck zu widerstehen. Die ausgestellte Oberfläche der Struktur ist im Stande, mit anderen Arten zu reagieren, während sie die sphärische Geometrie aufrechterhält. Die hohle Struktur ist auch im Stande, Atome und kleine Moleküle zu verführen, die mit dem fullerene Molekül nicht reagieren.

C kann die sechs umkehrbaren Ein-Elektron-Verminderungen dazu erleben, wohingegen Oxydation irreversibel ist. Die erste Verminderung verlangt ist ~1.0 V (Fc/), anzeigend, dass C ein Elektronenakzeptor ist. C hat eine Tendenz zu vermeiden, Doppelbindungen innerhalb der fünfeckigen Ringe zu haben, der Elektron delocalization schwach macht, und auf die Tatsache hinausläuft, dass C nicht "superaromatisch" ist. C benimmt sich sehr viel wie ein unzulänglicher Elektronalkene und reagiert sogleich mit reichen Elektronarten.

Ein Kohlenstoff-Atom im C Molekül kann durch einen Stickstoff oder Bor-Atom eingesetzt werden, das einen CN oder CB beziehungsweise nachgibt.

Lösung

Fullerenes sind in vielen aromatischen Lösungsmitteln wie Toluol sparsam auflösbar, und andere mögen Kohlenstoff-Disulfid, aber nicht in Wasser. Lösungen reinen C haben eine tiefpurpurrote Farbe, die sich zum Braun nach dem Trockner vom Lösungsmittel verwandelt. Der Grund für diesen Farbwechsel ist die relativ schmale Energiebreite des Bandes von molekularen Niveaus, die für die grüne leichte Absorption durch individuelle C Moleküle verantwortlich sind. So übersenden individuelle Moleküle ein blaues und Licht des roten Lichtes, das auf eine purpurrote Farbe hinausläuft. Nach dem Trockner läuft zwischenmolekulare Wechselwirkung auf das Übergreifen und Erweitern der Energiebänder, dadurch Beseitigen des blauen leichten Durchlässigkeitsgrads und Verursachen von purpurrot zum braunen Farbwechsel hinaus.

Die Löslichkeit von C in einigen Lösungsmitteln zeigt ungewöhnliches Verhalten wegen der Existenz von solvate Phasen (Entsprechungen von crystallohydrates). Zum Beispiel zeigt die Löslichkeit von C in der Benzol-Lösung Maximum an ungefähr 313 K. Die Kristallisierung von der Benzol-Lösung bei Temperaturen unter dem Maximum läuft auf Bildung von triklinem festem solvate mit vier Benzol-Molekülen C hinaus · 4CH, der in Luft ziemlich nicht stabil ist. Aus der Lösung zersetzt sich diese Struktur in üblichen fcc C in ein paar Minuten. Bei Temperaturen über dem Löslichkeitsmaximum ist der solvate nicht stabil, selbst wenn versunken in die gesättigte Lösung und mit der Bildung von fcc C schmilzt. Die Kristallisierung bei Temperaturen über dem Löslichkeitsmaximum läuft auf Bildung von reinem fcc C hinaus. Millimeter-große Kristalle von C und C können von der Lösung sowohl für solvates als auch für reinen fullerenes angebaut werden.

Fest

In einem Festkörper, buckminsterfullerene Moleküle kleben normalerweise über die Kräfte von van der Waals zusammen; jedoch kann die Aussetzung vom Licht oder Sauerstoff auf ihren dimerization und polymerization hinauslaufen. Bei niedrigen Temperaturen werden sie in einer einfachen Kubikstruktur eingeordnet und gegen die Folge geschlossen. Nach der Heizung fangen sie an, an ungefähr 20 °C zu rotieren, der auf einen Phase-Übergang der ersten Ordnung zu einer flächenzentrierten kubischen (fcc) Struktur und einem kleinen, noch plötzliche Zunahme im Gitter hinausläuft, das von 0.1411 bis 0.14154 nm unveränderlich ist.

C fest ist so weich wie Grafit, aber wenn zusammengepresst, zu weniger als 70 % seines Volumens verwandelt er sich zu einer superharten Form des Diamanten (sieh angesammelten Diamanten nanorod). C Filme und Lösung haben starke nichtlineare optische Eigenschaften, besonders, ihre optischen Absorptionszunahmen mit der leichten Intensität (saturable Absorption).

C bildet einen bräunlichen Festkörper mit einer optischen Absorptionsschwelle an ~1.6 eV. Es ist ein n-leitender Halbleiter mit einer niedrigen Aktivierungsenergie von 0.1-0.3 eV; dieses Leitvermögen wird inneren oder Sauerstoff-zusammenhängenden Defekten zugeschrieben. Die Einheitszelle von festem C enthält Leere an 4 octahedral und 12 vierflächigen Seiten. Sie sind (0.6 und 0.2 nm beziehungsweise) groß genug, um Unreinheitsatome anzupassen. Wenn elektronschenkende Elemente, wie Alkali oder andere Metalle, in diese Leere, C Bekehrte von einem Halbleiter in einen Leiter oder sogar Supraleiter lackiert werden.

Band-Struktur und Supraleitfähigkeit

1991, Haddon u. a. gefunden, dass die Einschaltung von mit dem Alkali metallenen Atomen in festem C zu metallischem Verhalten führt. 1991 wurde es offenbart, dass Kalium-lackierter C das Superleiten an 18 K wird. Das war die höchste Übergangstemperatur für einen molekularen Supraleiter. Seitdem ist Supraleitfähigkeit in mit verschiedenen anderen alkalischen Metallen lackiertem fullerene berichtet worden. Es ist gezeigt worden, dass die Superleiten-Übergangstemperatur in "alkalischem Metall lackiert" fullerene mit dem Einheitszelle-Band V zunimmt. Da Cäsium das größte alkalische Ion bildet, ist Cäsium-lackierter fullerene ein wichtiges Material in dieser Familie. Kürzlich ist die Supraleitfähigkeit an 38 K in großen Mengen CsC, aber nur unter dem angewandten Druck berichtet worden. Die höchste Superleiten-Übergangstemperatur von 33 K am umgebenden Druck wird wegen CsRbC berichtet.

geglaubt hatte, war die Zunahme der Übergangstemperatur mit dem Einheitszelle-Volumen Beweise für den BCS Mechanismus der C festen Supraleitfähigkeit gewesen, weil C Trennung beerdigen, kann mit einer Zunahme in der Dichte von Staaten auf dem Niveau von Fermi, N (ε) verbunden sein. Deshalb hat es viele Anstrengungen gegeben, die interfullerene Trennung, insbesondere intercalating neutrale Moleküle ins AC Gitter zu vergrößern, um den interfullerene Abstand zu vergrößern, während die Wertigkeit von C unverändert behalten wird. Jedoch hat diese ammoniation Technik einen neuen Aspekt von fullerene Einschaltungszusammensetzungen offenbart: der Übergang von Mott und die Korrelation zwischen der Orientierungsordnung / Augenhöhlenordnung von C Molekülen und der magnetischen Struktur.

Die C Moleküle setzen einen Festkörper schwach bestimmter Moleküle zusammen. Die fullerites sind deshalb molekulare Festkörper, in denen die molekularen Eigenschaften noch überleben. Die getrennten Niveaus eines freien C Moleküls werden nur im Festkörper schwach verbreitert, der zu einer Reihe von im Wesentlichen nichtüberlappenden Bändern mit einer schmalen Breite von ungefähr 0.5 eV führt. Für einen unlackierten C Festkörper ist das 5-fache h Band das HOMO Niveau, und das 3-fache t Band ist das leere LUMO Niveau, und dieses System ist ein Band-Isolator. Aber wenn der C Festkörper mit Metallatomen lackiert wird, geben die Metallatome Elektronen dem t Band oder dem oberen 3-fachen t Band. Dieser teilweise Elektronberuf des Bandes kann zu metallischem Verhalten führen. Jedoch ist AC ein Isolator, obwohl das t Band nur teilweise gefüllt wird und es ein Metall gemäß der Band-Theorie sein sollte. Dieses unvorausgesagte Verhalten kann durch die Jahn-Erzähler-Wirkung erklärt werden, wo spontane Deformierungen von Molekülen der hohen Symmetrie das Aufspalten von degenerierten Niveaus veranlassen, die elektronische Energie zu gewinnen. Die Typ-Elektron-Phonon-Wechselwirkung Jahn-Teller ist in C Festkörpern stark genug, um das Band-Bild für besondere Wertigkeitsstaaten zu zerstören.

Ein schmales Band oder stark aufeinander bezogenes elektronisches System und haben degeneriert Boden-Staaten sind wichtige Punkte, um im Erklären der Supraleitfähigkeit in fullerene Festkörpern zu verstehen. Wenn die Zwischenelektronrepulsion U größer ist als die Bandbreite, hat ein Isolieren Elektronboden-Staat lokalisiert, wird im einfachen Modell von Mott-Hubbard erzeugt. Das erklärt die Abwesenheit der Supraleitfähigkeit am umgebenden Druck in Cäsium-lackierten C Festkörpern. Die geelektronKorrelationssteuerte Lokalisierung der t Elektronen überschreitet den kritischen Wert, zum Isolator von Mott führend. Die Anwendung des Hochdrucks vermindert den interfullerene Abstand, deshalb wenden sich Cäsium-lackierte C Festkörper metallisch und superführend zu.

Eine völlig entwickelte Theorie der C Festkörper-Supraleitfähigkeit fehlt noch, aber es ist weit akzeptiert worden, dass starke elektronische Korrelationen und die Jahn-Erzähler-Elektron-Phonon-Kopplung lokale Elektronpaarung erzeugen, die eine hohe Übergangstemperatur in der Nähe vom mit dem Isolator metallenen Übergang zeigt.

Chemische Reaktionen und Eigenschaften

Hydratisierter fullerene (HyFn)

Hydratisierter fullerene CHyFn ist ein stabiler, hoch wasserquellfähiger, supra-molekularer Komplex, der aus С fullerene Molekül besteht, das in die erste wasserhaltige Schale eingeschlossen ist, die 24 Wassermoleküle enthält: C@ (HO). Diese wasserhaltige Schale wird infolge der Wechselwirkung des Spenders-Annehmers zwischen Einsam-Elektronpaaren von Sauerstoff, Wassermolekülen und Elektronenakzeptor-Zentren auf der Fullerene-Oberfläche gebildet. Inzwischen werden die Wassermoleküle, die in der Nähe von der Fullerene-Oberfläche orientiert werden, durch ein dreidimensionales Netz von Wasserstoffobligationen miteinander verbunden. Die Größe von CHyFn ist 1.6-1.8 nm. Die maximale Konzentration von С in der Form von vor 2010 erreichtem CHyFn ist 4 mg/mL.

Hydrogenation

C stellt einen kleinen Grad des aromatischen Charakters aus, aber es widerspiegelt noch lokalisierte doppelte und einzelne C-C Band-Charaktere. Deshalb kann C Hinzufügung mit Wasserstoff erleben, um polyhydrofullerenes zu geben. C erlebt auch die Birke-Verminderung. Zum Beispiel reagiert C mit Lithium in flüssigem Ammoniak, das von tert-butanol gefolgt ist, um eine Mischung von polyhydrofullerenes wie CH, CH, CH mit CH zu geben, das beherrschte Produkt zu sein. Diese Mischung von polyhydrofullerenes können durch 2,3-Dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone wiederoxidiert werden, um C wieder zu geben.

Auswählende hydrogenation Methode besteht. Die Reaktion von C mit 9,9' geben 10,10 '-dihydroanthracene unter denselben Bedingungen, abhängig von der Zeit der Reaktion, CH und CH beziehungsweise und auswählend.

Halogenierung

Die Hinzufügung des Fluors, Chlors und Broms kommt für C vor.

Für das Fluor sind die F Atome für einen 1,2-Hinzufügungen-klein genug. Jedoch, für Cl und Br, tragen die Halogen-Atome zu entfernten C Atomen wegen steric Faktoren bei. Zum Beispiel, in CBr und CBr, sind die Atome von Br in 1,3- oder 1,4 Positionen in Bezug auf einander.

Unter verschiedenen Bedingungen kann eine riesengroße Zahl von halogenated Ableitungen von C, einige mit der außergewöhnlichen Selektivität auf einem oder zwei isomers über die anderen möglichen erzeugt werden.

Die Hinzufügung des Fluors und Chlors läuft gewöhnlich auf ein Flachdrücken des C Fachwerks in ein Molekül in der Form von der Trommel hinaus.

Hinzufügung von Sauerstoff-Atomen

Das sprudelnde Sauerstoff-Benzin in eine Benzol-Lösung von C unter bestimmten Bedingungen gibt einen CO, einen epoxide nach. Ozonation von C im 1,2-xylene an 257K gibt ein Zwischenglied ozonide CO, der in 2 Formen von CO zersetzt werden kann. Die Zergliederung von CO an 296K gibt den epoxide, aber photolysis gibt ein Produkt, in dem das O Atom einen 5,6-edige überbrückt.

Cycloadditions

Die Diels-Erle-Reaktion wird zu functionalize C allgemein verwendet. Die Reaktion von C mit dem passenden hat vertreten diene gibt den entsprechenden Zusatz.

Eine neuartige Reaktion hat berichtet 2003 schließt die Synthese von stabilen C Ableitungen von der Diels-Erle-Reaktion zwischen C und 3,6 diaryl 1,2,4,5 tetrazines ein. Der C hat die Struktur, in der ein vier-membered Ring durch vier sechs-membered Ringe umgeben wird.

Die C Moleküle können auch durch [2+2] cycloaddition verbunden werden, die Zusammensetzung in der Form von des Dummkopfs C gebend. Die Kopplung wird durch das vibrierende Hochleistungsmahlen von C mit einem katalytischen Betrag von KCN erreicht. Die Reaktion ist umkehrbar, weil sich C zurück zu zwei C Molekülen, wenn geheizt, daran abtrennt. Unter dem Hochdruck und der Temperatur wiederholt [2+2] läuft cycloaddtion zwischen C auf einen polymerized fullerene Ketten und Netze hinaus. Diese Polymer bleiben stabil am umgebenden Druck und der Temperatur einmal gebildet, und haben bemerkenswert interessante elektronische und magnetische Eigenschaften, solcher als eisenmagnetisch seiend über der Raumtemperatur.

Freie radikale Reaktionen

Reaktionen von C mit freien Radikalen kommen sogleich vor. Wenn C mit einem Disulfid RSSR, der radikale CSR gemischt wird · Formen spontan auf das Ausstrahlen der Mischung.

Stabilität der radikalen Arten CY · hängt größtenteils von steric Faktoren von Y ab. Wenn Tert-Butyl-Halogenid photolyzed und erlaubt ist, mit C, ein umkehrbarer Zwischenkäfig zu reagieren, wird C-C Band gebildet:

Cyclopropanation (Reaktion von Bingel)

Cyclopropanation (Reaktion von Bingel) ist eine andere an functionalize C. Cyclopropanation von C verwendete übliche Methodik größtenteils kommt am Verbindungspunkt von 2 Sechsecken wegen steric Faktoren vor.

Der erste cyclopropanation wurde von C. Bengel, durch das Reagieren des β-bromomalonate mit Cin die Anwesenheit einer Basis ausgeführt. Cyclopropanation kommen auch sogleich für C mit diazomethanes vor. Zum Beispiel reagiert diphenyldiazomethane sogleich mit C, um den zusammengesetzten CPh zu geben.

Phenyl-C61-Butyric-Säure-Methyl ester ist durch cyclopropanation von C gemacht worden, der Gebrauch in organischen Sonnenzellen findet.

Reaktionen von Redox - C Anionen und cations

Der LUMO in C ist mit der HOMO-LUMO relativ kleinen Trennung dreifach degeneriert. Das weist darauf hin, dass die Verminderung von C viel Schwierigkeit nicht sein würde, zu einer Reihe von fulleride Ionen, [C] (n = 1-6) führend. Die Mittelpunkt-Potenziale der 1-Elektron-Verminderung von buckminsterfullerene an 213K werden im Tisch unten gegeben:

C bildet eine Vielfalt von Komplexen der Anklage-Übertragung, ein Beispiel ist die Zusammensetzung [C (NMe))] [C], von denen das Ion [C] isoliert wird. Die Zusammensetzung wird wie folgt synthetisiert:

Diese Zusammensetzung ist von viel Bedeutung, weil es eisenmagnetisch wird, wenn es zu 16K abgekühlt wird.

Das fulleride Ion [C] ist als [K (Gruft 222)] Salz isoliert worden und ist paramagnetisch. Es wird durch das Reagieren C mit dem metallischen Kalium in der toluene/DMF Lösung in Gegenwart vom 2.2.2-Cryptand synthetisiert. Das allgemeinste fulleride Ion ist jedoch [C], der seine alkalischen Metallsalze für ihre Supraleitfähigkeit weithin bekannt sind. Im Festordner (M = Na, K, Rb), besetzt die M Ionen die zwischenräumlichen Löcher in einem Gitter, das aus Ende-gepackten, fast kugelförmige C Käfige zusammengesetzt ist, wo die C Käfige in einem ccp Gitter eingeordnet werden. In CsC werden die Käfige in einem bcc Gitter eingeordnet.

C ist außerordentlich hart zu oxidieren. Drei umkehrbare Oxydationsprozesse sind bis jetzt, durch das Verwenden zyklischen voltammetry mit dem ultratrockenen Methylen-Chlorid und eines Unterstützen-Elektrolyts mit dem äußerst hohen Oxydationswiderstand und niedrigem nucleophilicity, wie [BRÖTCHEN] [AsF] beobachtet worden.

Der das [C] Ion sehr nicht stabil ist, und der dritte Prozess nur bei niedrigen Temperaturen studiert werden kann.

Die redox Potenziale von C können supramolecularly modifiziert werden. Dibenzo 18 Kronen 6 Ableitung von C sind gemacht worden, ein Stromspannungssensorgerät mit der umkehrbaren Schwergängigkeit des K Ions zeigend, das eine anodic Verschiebung 90mV der ersten C Verminderung verursacht.

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Koordinationszusammensetzungen

Der Besitz von lokalisierten Doppelbindungscharakteren von C erlaubt es, um zu schenken, ist π-electrons zu Metall cations, Koordinationskomplexe bildend. Zum Beispiel sind organometallic Komplexe von Molybdän, Wolfram, Platin, Palladium, Iridium und Titan mit C bereits synthetisiert worden, entweder durch die direkte Hinzufügung oder durch Versetzungsreaktion zum entsprechenden Metall carbonyl,

: M (CO) + C  M (η-C) (CO) + CO (M = Mo, W; in Gegenwart vom Sonnenlicht)

andere alkene Komplexe,

: Pt (η-CH) (PPh) + C  Pt (η-C) (PPh) + CH

andere alkyne Komplexe,

: (η-Cp) Ti (η-(CH) SiCCSi (CH)) + C  (η-Cp) Ti (η-C) + CH) SiCCSi (CH)

oder einige elektronunzulängliche Arten.

: Trans-Ir (CO) Kl. (PPh) + C  Ir (CO) Kl. (η-C) (PPh)

Ein außergewöhnlicher Iridium-Komplex von C [Ir (η-C) (CO) Kl. (PhCHCHOCHPh)] ist bereit gewesen, einen C-basierten Selbstergänzungsgastgeber auf eine bemerkenswerte Weise erzeugend, auf die das Iridium-Metallzentrum zwei elektronreiche 'Arme', mit den phenyl Gruppen chelating angrenzender C ligands planen.

Fullerenes bilden auch besonders starke Komplexe mit porphyrins, auf ein hoch konjugiertes System und bestimmtes Kristallnetz hinauslaufend, das vielleicht im porösen Fachwerk und den photovoltaic Geräten in der Zukunft gegolten hat.

Endohedral fullerenes

Metallatome oder bestimmte kleine Moleküle wie H-Moleküle können innerhalb des C Käfigs kurz zusammengefasst werden. Diese endohedral fullerenes werden gewöhnlich durch das Doping in den Metallatomen in einem Kreisbogen-Reaktor oder durch die Lasereindampfung synthetisiert. Diese Methoden geben niedrige Erträge von endohedral fullerenes, und eine bessere Methode schließt die Öffnung des Käfigs, Verpackung in den Atomen oder den Molekülen und dem Schließen der Öffnung mit bestimmten organischen Reaktionen ein. Diese Methode ist noch jedoch unreif, und nur einige Arten sind dieser Weg synthetisiert worden.

Endohedral fullerenes zeigt verschiedene und faszinierende chemische Eigenschaften, die vom zusammengefassten Atom oder Molekül, sowie dem fullerene selbst völlig verschieden sein können. Wie man gezeigt hat, haben die zusammengefassten Atome kreisförmige Bewegungen innerhalb des C Käfigs durchgeführt, und seiner Bewegung ist durch das Verwenden der NMR Spektroskopie gefolgt worden.

Sieh endohedral fullerene und endohedral Wasserstoff fullerene für Details.

Anwendungen

C Moleküle kann encage und Atome und Moleküle (z.B radioaktive Etiketten) durch den menschlichen Körper transportieren. Zum Beispiel ist Lanthan-Karbid (LaC), der sehr stark mit dem Wasserdampf und Sauerstoff reagiert und sich schnell in Luft abbaut, innerhalb von C Molekülen seit mehr als sechs Monaten erfolgreich geschützt worden.

Im medizinischen Feld können Elemente wie Helium (der in Minutenmengen entdeckt werden kann) als chemische Leuchtspurgeschosse in gesättigtem buckyballs verwendet werden. Buckminsterfullerene konnte auch das HIV-Virus hemmen. Das C Molekül konnte blockieren die aktive Seite in einem Schlüsselenzym im menschlichen Immunschwäche-Virus, das als HIV 1 bekannt ist, machen Spaß pro-; das konnte Fortpflanzung des HIV-Virus in geschützten Zellen hemmen. Experimente weisen darauf hin, dass mit den alkalischen Metallen vereinigter C katalytische Eigenschaften besitzen kann, die denjenigen von Platin ähneln.

Das C Molekül kann auch große Anzahl von Wasserstoffatomen (bis zu einem Wasserstoff für jeden Kohlenstoff) binden, ohne die Struktur zu stören. Dieses Eigentum weist darauf hin, dass C ein besseres Speichermedium für Wasserstoff sein kann als Metall hydrides (zurzeit betrachtet als das beste Material zu diesem Zweck), und folglich ein Schlüsselfaktor in der Entwicklung einer neuen Klassenbatterie oder sogar umweltfreundlicher Automobile, die auf Kraftstoffzellen gestützt sind, die leichter und effizienter sind als leitungssaure Batterien.

Die optischen Absorptionseigenschaften von C vergleichen Sonnenspektrum, das C-basierte Filme für photovoltaic Anwendungen bevorzugt. Umwandlungswirksamkeit bis zu 5.7 % ist in C-Polymer-Zellen berichtet worden.

Im April 10, 2012 eine Mannschaft von französischen und tunesischen Forschern hat eine Studie veröffentlicht behauptend, dass die mündliche Regierung der Zusammensetzung zu Ratten "fast ihre Lebensspanne verdoppelt hat".

Bibliografie

Links

• Geschichte der Entdeckung von C, die von der Chemie-Abteilung an der Bristoler Universität ausgeführt ist
• Harold Kroto und die ursprüngliche Veröffentlichung von al. auf ihrer Entdeckung von buckminsterfullerene, in, veröffentlicht 1985
• Eine kurze Übersicht von buckminsterfullerene, der von der Universität von Wisconsin-Madison beschrieben ist
• Ein Bericht durch die Universität von Ming Kai, die über die Eigenschaften von buckminsterfullerene ausführlich berichtet
• Ein eingehender Blick auf buckminsterfullerene und seine Entdeckung, Eigenschaften und Anwendungen, die von der Universität von Wisconsin-Madison geführt sind
• Donald R. Huffman und das Papier von Wolfgang Krätschmer, das der Synthese von C im veröffentlichten 1990 gehört
• Eine gründliche Beschreibung von C durch den Eiche-Kamm Nationales Laboratorium
• Ein Artikel über buckminsterfullerene auf der Verbindungswissenschaftsenzyklopädie
• Umfassende statistische Daten, die von der Universität von Sussex auf den numerischen quantatative Eigenschaften von buckminsterfullerene kompiliert sind
• Ein Webportal, das buckminsterfullerene, authored gewidmet ist und von der Universität Bristols unterstützt ist
• Ein anderes Webportal, das buckminsterfullerene, authored gewidmet ist und von der Chemie-Abteilung an der Universität Bristols unterstützt ist
• Ein kurzer Artikel, der völlig C und seiner Entdeckung, Struktur, Produktion, Eigenschaften und Anwendungen gewidmet ist
• Der wissenschaftliche Bericht von Jack Howard, der die Synthese von C mit der Verbrennen-Forschung veröffentlicht 2000 auf dem 28. Internationalen Symposium auf dem Verbrennen beschreibt
• Der ganze Artikel der amerikanischen Chemischen Gesellschaft über buckminsterfullerene