Fulereno, C₆₀

Fulereno, C₆₀
A molécula em forma de bola

O fulereno , C₆₀ - 720,6 g.mol^-1, é um sólido de coloração preta na condição ambiente (T.F. 280 °C ).

Os átomos de C na estrutura de fulereno são organizados nos vértices de um icosaedro truncado, fechado, com anéis de 5 e de 6 membros.

A molécula tem diâmetro aproximado de 7Å e apresenta ligações com dois comprimentos:

• ligações mais curtas, com caráter de dupla, entre os anéis de 6 membros;
• ligações mais longas, entre anéis de 5 e de 6 membros

O nome Buckminster fulereno vem da semelhança entre a estrutura molecular e as estruturas
geodésicas planejadas pelo revolucionário arquiteto norte americano Richard Buckminster Fuller
(1893-1983).

 

Ao descrever a molécula dos fulerenos C60, o químico Harry Kroto mencionou as estruturas geodésicas das cúpulas de R. B. Fuller (foto), que contêm pentágonos e hexágonos. Os fatores de ligação geodésica e eletrônicos na estrutura são responsável pela estabilidade da molécula. Há evidências da existência de fulerenos pequenos, de apenas 20 átomos de C, e de fulerenos compostos por duas esferas fundidas, com 32 átomos de C cada.

 

O fulereno é a terceira forma alotrópica do carbono, cujas formas mais conhecidas são a grafita e o diamante. Antes da descoberta das buckyballs, eram conhecidos apenas os fulerenos abertos,
organizados como nanotubos de carbono ou como placas. A descoberta acidental de fulerenos
fechados em 1985 gerou enorme interesse na comunidade científica, resultando em milhares de
artigos publicados sobre fulerenos e materiais derivados.

Quimicamente, o C₆₀ se comporta como um alceno eletrodeficiente, reagindo prontamente com
espécies doadoras de elétrons (bases de Lewis). O C₆₀ não é um sistema hiperconjugado
(superaromático), uma vez que os elétrons aromáticos dos hexágonos não se delocalizam por toda a molécula.

 

O C₆₀ é estável. A foto mostra uma solução de C₆₀.

 

História

A química das buckyballs se iniciou nos anos de 1970, por Harry Kroto e David Walton, da Universidade de Sussex, no Reino Unido, em suas investigações sobre moléculas existentes na poeira interestelar de estrelas vermelhas gigantes. Em 1980, Richard Smalley e Curl Bob, na Universidade Rice, no Texas, desenvolveram uma técnica para produção de aglomerados de carbono por vaporização a laser a partir de um material de partida apropriado. Kroto percebeu que, ao utilizar essa técnica com material de partida de grafita, poderia investigar a formação de cadeias de carbono. Os dois grupos iniciaram uma colaboração e, em 1985, confirmaram a formação de grandes aglomerados de carbono, destacando-se a molécula de C60 (e, em menor escala, a C70) que apresentava grande estabilidade. O grupo de pesquisa concluiu, após experimentos de reatividade, que a estrutura mais provável era a de uma molécula esferoidal. Em 1989, os físicos Wolfgang Krätschmer e Donald Huffman, do grupo Heidelberg / Tuscon, produziram moléculas de C60 em quantidade suficiente para sua cristalização a partir de nanotubos de carbono em arcos voltaícos.
Richard E. Smalley, Robert F. Curl Jr. e Harry W. Kroto foram laureados com o prêmio Nobel de Química, em 1996, pela descoberta dos fulerenos.

 

Créditos
Basedo em texto original de W. Locke (Sussex Fullerene Group), publicado originalmente em http://www.chm.bris.ac.uk/motm/buckyball/c60a.htm.
Tradução: Paula B. M. De Andrade, PhD