巴克明斯特富勒烯
巴克明斯特富勒烯（英語：Buckminsterfullerene），分子式為C60，是富勒烯家族的一種，球狀分子，是最容易製備的一種，1985年英國化學家哈羅德·沃特爾·克羅托博士和美國科學家理察·斯莫利在萊斯大學製備出了第一種富勒烯。[1]
| 巴克明斯特富勒烯 | |||
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| IUPAC名 (C60-Ih)[5,6]fullerene | |||
| 別名 | 巴克球；足球烯；富勒烯-C60；[60]富勒烯 | ||
| 識別 | |||
| CAS號 | 99685-96-8 
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| PubChem | 123591 | ||
| ChemSpider | 110185 | ||
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYAU | ||
| Beilstein | 5901022 | ||
| ChEBI | 33128 | ||
| 性質 | |||
| 化學式 | C60 | ||
| 摩爾質量 | 720.64 g·mol−1 | ||
| 外觀 | 黑色固體 | ||
| 密度 | 1.65 g/cm3 | ||
| 熔點 | 600 °C（873 K） | ||
| 溶解性（水） | 不溶於水 | ||
| 結構 | |||
| 晶體結構 | 面心立方, cF1924 | ||
| 空間群 | Fm3m, No. 225 | ||
| 晶格常數 | a = 1.4154 nm | ||
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
發現
編輯1985年，英國化學家哈羅德·沃特爾·克羅托博士和美國科學家理察·斯莫利等人在萊斯大學於氦氣流中以雷射汽化蒸發石墨實驗中首次製得由60個碳組成的碳原子簇結構分子「C60」。為此，克羅托博士獲得1996年度諾貝爾化學獎。在1990年前，關於富勒烯的研究都集中於理論研究[2]，因為沒有足量的富勒烯用於實驗，直到1990年後，Kriischmer等人第一次報道了大量合成C60的方法[3][4]，才使得C60的研究得以大量展開。因為這個分子與建築學家巴克明斯特·富勒設計的1967年世界博覽會美國館球形圓頂薄殼建築很相似，為了表達對他的敬意，將其命名為「巴克明斯特·富勒烯」（buckminster fullerene），暱稱「巴克球」（buckyball）[1]。
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建築學家理察·巴克明斯特·富勒設計的美國萬國博覽館球形圓頂薄殼建築 -
C60的旋轉視圖 -
C60粉末
結構
編輯
後來通過質譜分析、X射線分析後證明，C60的分子結構的確為球形32面體，它是由60個碳原子以20個六員環和12個五員環連接而成的具有30個碳碳雙鍵（C=C）的足球狀空心對稱分子，所以，富勒烯也被稱為足球烯。
1991年，日本科學家飯島澄男另外發現管狀的富勒烯稱為「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）。 在數學上，富勒烯的結構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，有正十二面體的構造。沒有22個頂點的富勒烯。之後都存在C2n的富勒烯，n = 12, 13, 14 ...。暫時有1812種富勒烯。
它是一系列含有多個碳原子的籠狀原子簇的總稱，其中最有名且最先發現的是碳六十分子（C60），它有個特別的名字：buckminster fullerene。所有富勒烯結構的五邊形個數為12個，六邊形個數為（n - 10）。
性質
編輯物理性質
編輯密度
編輯C60的密度大約為1.7g/cm3。
溶解性
編輯
C60在大部分溶劑中溶解性很差，通常用甲苯、氯苯或二硫化碳等芳香性溶劑溶解。純富勒烯的溶液通常是紫色，濃度大則是紫紅色。富勒烯是迄今發現的唯一在室溫下溶於常規溶劑的碳同素異形體。
- 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)
- 環己烷 (1.2 mg/mL)
- 四氯化碳 (0.4 mg/mL)
- 氯仿 (0.25 mg/mL)
- 正己烷 (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 (1.3×10−11 mg/mL)
另見
編輯參考文獻
編輯- ^ 1.0 1.1 Richard E. Smalley, Robert F. Curl, Jr., and Harold W. Kroto. Chemical Heritage Foundation. [2016-02-03]. （原始內容存檔於2016-01-19） （英語）.
- ^ J. Phys. Chem. 1992,96, 5151-5156
- ^ Krstschmer, W.; Fostiropoulos, K.; Huffman, R. Chem. Phys. Lerr.1990, 170, 167.
- ^ Kriitschmer, W.; Lamb, L.D.; Fostiropoulos, K.; Huffman, D. R.Nature 1990, 347, 354.
- ^ Bezmel'nitsyn, V N; Eletskii, Aleksandr V; Okun', M V. Fullerenes in solutions. Physics-Uspekhi. 1998, 41: 1091. doi:10.1070/PU1998v041n11ABEH000502.
- ^ Ruoff, R. S.; Tse, Doris S.; Malhotra, Ripudaman; Lorents, Donald C. Solubility of fullerene (C60) in a variety of solvents. The Journal of Physical Chemistry. 1993, 97: 3379. doi:10.1021/j100115a049.