In natura, carbonio puro si trova in due forme ben note, o allotropi: diamante e grafite. Nel 1985, tuttavia, gli scienziati hanno scoperto che il carbonio puro potrebbe essere indotto a formare una struttura ancora più insolita, il buckminsterfullerene o buckyball. Esoterico come possono sembrare, buckyballs possiedono un numero di proprietà insolite che li rendono di interesse ai chimici.
Struttura
Il buckyball fullerene è la molecola rotonde nota alla scienza. Ogni buckyball contiene esattamente sessanta atomi di carbonio in una struttura che assomiglia ad un pallone da calcio cava. Ogni carbonio nel quadro è legato ad altri tre. I legami tra gli atomi di carbonio formano sei facce 20 esagoni e 12 pentagoni cinque lati. È il più piccolo fullerene in cui nessun due pentagoni condividono un bordo. Gli scienziati sono stati anche in grado di produrre i fullereni più grandi o più piccoli che contengono numeri diversi di atomi di carbonio; questi adottare diverse forme, ma sono molto meno stabili. Il genere più stabile di fullerene è la varietà di C60.
Conducibilità
Solidi effettuati in puro buckyballs sono cristalli che agiscono come isolanti che non conducono elettricità o semiconduttori cui conduttività aumenta con l'aumentare della temperatura. Se le buckyballs sono drogati con alcuni metalli quali potassio o rubidio, il buckyball solido può condurre l'elettricità. Se essi sono drogati con agenti riducenti organici, possono diventare ferromagnetico (vale a dire permanentemente magnetizzato da un campo magnetico), che è un comportamento bizzarro per un metalloide.
Proprietà di cristallo
La forma di cristallo di buckminsterfullerene è morbida come la grafite, in cui diversi strati possono scivolare passato reciprocamente. Se viene compresso il buckminsterfullerene solido, tuttavia, diventa molto difficile. Può esistere in forme cristalline esagonali o cubi. L'indice di rifrazione di un cristallo di buckyball (vale a dire il rapporto tra la velocità della luce nel cristallo e la velocità della luce nel vuoto) è 2.2, rispetto a 2,42 per diamante. La densità del solido buckminsterfullerene è 1,65 grammi per centimetro cubo.
Altre proprietà
Il diametro interno della "gabbia" molecolare formata dal buckyball è 7,11 Angstrom, dove un angstrom è un 10-miliardesimo di un metro---grande abbastanza, infatti, che in alcuni esperimenti gli scienziati sono stati in grado di intrappolare atomi di altri elementi all'interno di questa "gabbia". I carboni negli anelli pentagonali non sono doppiamente legati, quindi gli elettroni non sono completamente delocalizzati sopra tutto il quadro. Di conseguenza, fullereni si comportano come composti di carbonio doppio-legato carente di elettroni, e reagiscono prontamente con molti composti di elettrone-ricchi.