Фулерени

       ФУЛЕРЕНИ — нова алотропна форма існування вуглецю, яку часто називають його молекулярною формою. Відкриття нової молекули, подібної за формою до футбольного м’яча, яка складається із 60 атомів вуглецю, — це є певною мірою випадковий результат досліджень природи матерії в міжзоряному просторі, який у подальшому було модульовано в лабораторних умовах. У 1990 р. була опублікована робота, яка показала, що макроскопічні кількості С60 можна отримувати, використовуючи лабораторні методи, і це сприяло початку масових досліджень. Незабаром були визначені найважливіші структурні й фізико-хімічні характеристики молекули С60, яка найлегше утворюється серед відомих Ф. За відкриття Ф. складу С60 і С70 (у 1985 р.) Роберт Керл, Річард Смоллі та Гарольд Крото у 1996 р. були удостоєні Нобелівської премії з хімії.

          Усі Ф. мають замкнуту структуру, схожу на кулю, яка складається лише з атомів вуглецю, кожен з яких має по три сусідніх, пов’язаних між собою міцними ковалентними зв’язками. У свою чергу, атоми вуглецю створюють геометричні фігури, які в подальшому характеризують стабільність молекули. Кожен шестикутник ме­жує із трьома шестикутниками і трьома п’ятикутниками, а кожен п’ятикутник — лише із шестикутниками. Кожен атом вуглецю в молекулі С60 знаходиться на вершинах двох шестикутників і одного п’ятикутника (рисунок). Ф. поділяють на більш і менш стабільні. Кордон між ними дозволяє встановити правило ізольованих п’ятикутників. Найбільш стабільними є ті молекули, в яких п’ятикутники не межу­ють один з одним, і кожен з них оточений п’ятьма шестикутниками. Молекула С60 є першою, що відповідає цьому правилу, якщо розташувати Ф. у порядку збільшення числа атомів вуглецю, С70 — друга. Серед молекул Ф. з n>70 завжди є ізомер, що підкоряється зазначеному правилу, і кількість ізомерів зростає зі збільшенням числа атомів у молекулі. Відомо 5 ізомерів для С78, 24 — для С84 і 40 — для С90. Цим правилом підтверджено, що структури з n<60 виявилися нестійкими, хоча теоретично можна вважати найменшим Ф. С20. Також установлено кластери вищих стабільних Ф. С70, С74, С84, С164, С192, С216… С540, що мають форму замкнутої поверхні. Перший металевий аналог Ф. синтезований усього із 16 атомів золота і більш схожий на дорогоцінний камінь, ніж на кулю.