足球烯結(jié)構(gòu)解析

1、足球烯結(jié)構(gòu)解析C 60是一種由 60個(gè)碳原子構(gòu)成的分子，形似足球所以稱為足球烯；由于這個(gè)結(jié)構(gòu)的提出 是受到建筑學(xué)家富勒的啟發(fā)， （富勒曾設(shè)計(jì)一種用六邊形和五邊形構(gòu)成的球形薄殼建筑結(jié)構(gòu)） 因此科學(xué)家也把 C6o叫做富勒烯。Co是單純由碳原子結(jié)合形成的穩(wěn)定分子，其相對(duì)分子質(zhì)量 約為 720。它具有 60 個(gè)碳原子、 90 個(gè) C-C 鍵，和 32 個(gè)環(huán)，其中 12 個(gè)為正五邊形， 20 個(gè)為 2 正六邊形；有兩種鍵角分別為 108和 120；碳原子是 sp2 雜化，具有超導(dǎo)性、強(qiáng)磁性等 優(yōu)良性質(zhì)，是超導(dǎo)溫度最高的無(wú)機(jī)分子材料；可以由苯和石墨等材料合成。球棍模型 比例模型結(jié)構(gòu)解析：一、90 個(gè) C-

2、C 單鍵每個(gè)碳原子可以形成 3個(gè)C-C單鍵，而每個(gè)C-C鍵需要2個(gè)碳原子構(gòu)成，所以每個(gè) C-C13訂2，則足球烯中C-C鍵總單鍵只有1，則每個(gè)正五邊形具有的邊數(shù)為215，每個(gè)正六邊形具有的邊數(shù)為足球烯一個(gè)分子所具有的總邊數(shù)（C-C鍵數(shù)）為3y 90 鍵中屬于一個(gè)C的只有丄，那么每個(gè)碳原子形成的單鍵數(shù)為23數(shù)為 N= 6090。2二、32個(gè)環(huán)、12個(gè)五邊形、20個(gè)六邊形設(shè)一個(gè)分子中有x個(gè)五元環(huán)、y個(gè)六元環(huán)。根據(jù)歐拉定理（任何一個(gè)凸多面體中，定點(diǎn)數(shù) +面數(shù)-邊數(shù)=2）有60 + x + y - 90 = 2 在足球烯中，每個(gè)正五邊形周圍有 5個(gè)正六邊形，而每個(gè)正六邊形周圍均勻分布 3個(gè)正五邊 形和

3、3個(gè)正六邊形（見下圖）。那么每個(gè)C-C單鍵供2個(gè)環(huán)用，屬于其中任何一個(gè)環(huán)的 C-C聯(lián)立式可解的x=12三、鍵角為108和120由于足球烯中的所有碳都成環(huán)，且構(gòu)成的環(huán)為正五邊形或正六邊形，所有C-C鍵的鍵角為108（正五邊形環(huán)）和 120（正六邊形環(huán)）。四、超導(dǎo)、強(qiáng)磁性2足球烯分子中的碳原子是以sp雜化形式成鍵的，每個(gè)碳原子原子核的最外層都有一個(gè)未成對(duì)電子，這些電子所在的 p軌道互相重疊形成一個(gè)含 60個(gè)n電子的閉殼層電子結(jié)構(gòu)， 因此在近似球形的籠內(nèi)和籠外都圍繞著n電子云。但C6o常態(tài)下不導(dǎo)電，因?yàn)槠浞肿哟蟮每梢詫⑵渌臃胚M(jìn)它內(nèi)部，并 影響其物理性質(zhì)，因而不可導(dǎo)電。隨著科學(xué)進(jìn)步，科學(xué)家們 發(fā)現(xiàn)在C6o內(nèi)摻雜一些堿金屬后，C6o具有金屬性質(zhì)，在低溫下 導(dǎo)電能力非常強(qiáng)，也是迄今為止發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)溫度最高的無(wú)機(jī) 非金屬分子物質(zhì)。在C6o的甲苯溶液中加入過量的強(qiáng)供電子有機(jī)物四（二甲氨基）乙烯（TDAE,得到了Go（TDAE）C0.86的黑色微晶沉淀，經(jīng)磁性研究后表明是一種不含金屬的軟鐵磁性材料，居里溫 度為16.1K，高于迄今報(bào)道的其它有機(jī)分子鐵磁體的居里溫度。五、合成可以用石墨或苯合成足球烯分子。很多學(xué)生做題時(shí)遇到這一項(xiàng)都會(huì)判斷錯(cuò)誤，認(rèn)為足球烯有五元環(huán)、六元環(huán)，而石墨和苯 都只有六元環(huán)，所以不能合成足球烯。但是要注意，每5個(gè)六邊形圍起來(lái)就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)五邊 形，所以，用石墨和苯是可以合成