C60

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C60
识别
CAS号 99685-96-8
性质
化学式 C60
摩尔质量 720 g mol−1 g·mol⁻¹
外观 黑色固体
沸点 500~600°C升华
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

C60富勒烯家族的一种,是最容易制备的一种。

发现[编辑]

建筑学家理查德·巴克明斯特·富勒设计的美国万国博览馆球形圆顶薄壳建筑
C60的旋转视图

1985年英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托博士和美国科学家理查德·斯莫利等人在氦气流中以激光汽化蒸发石墨实验中首次制得由60个组成的碳原子簇结构分子C60。为此,克罗托博士获得1996年度诺贝尔化学奖。在1990年前,关于富勒烯的研究都集中于理论研究[1],因为没有足量的富勒烯用于实验,直到1990后,Kriischmer等人第一次报道了大量合成C60的方法[2][3],才使得C60的研究得以大量展开。

结构[编辑]

克罗托受建筑学家巴克敏斯特·富勒设计的美国万国博览馆球形圆顶薄壳建筑的启发,认为C60可能具有类似球体的结构,因此将其命名为buckminster fullerene巴克明斯特·富勒烯,简称富勒烯)。

后来通过质谱分析、X射线分析后证明,C60分子结构的确为球形32面体,它是由60个碳原子以20个六元环和12个五元环连接而成的具有30个碳碳双键(C=C)的足球状空心对称分子,所以,富勒烯也被称为足球烯

1991年日本科學家飯島澄男另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。

它是一系列含有多个原子的笼状原子簇的总称,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。所有富勒烯结构的五边形个数为12个,六边形个数为n - 10。

C60粉末

性质[编辑]

物理性质[编辑]

密度[编辑]

C60密度为1.7g/cm3

溶解性[编辑]

C60 in solution

C60在大部分溶剂中溶得很差,通常用芳香性溶剂,如甲苯、氯苯,或二硫化碳溶解。纯富勒烯的溶液通常是紫色,浓度大则是紫红色。富勒烯是迄今发现的唯一在室温下溶于常规溶剂的碳的同素异性体。

C60在一些溶剂的溶解度列于下表 [4][5]

  1. 1-氯萘 (51 mg/mL)
  2. 1-甲基萘 (33 mg/mL)
  3. 1,2-二氯苯 (24 mg/mL)
  4. 1,2,4-三氯苯 (18 mg/mL)
  5. 四氢萘 (16 mg/mL)
  6. 二硫化碳 (8 mg/mL)
  7. 1,2,3-三溴丙烷 (8 mg/mL)
  8. 溴仿 (5 mg/mL)
  9. 异丙苯 (4 mg/mL)
  10. 甲苯 (3 mg/mL)
  11. (1.5 mg/mL)
  12. 环已烷 (1.2 mg/mL)
  13. 四氯化碳 (0.4 mg/mL)
  14. 氯仿 (0.25 mg/mL)
  15. 正已烷 (0.046 mg/mL)
  16. 四氢呋喃 (0.006 mg/mL)
  17. 乙腈 (0.004 mg/mL)
  18. 甲醇 (0.000 04 mg/mL)
  19. (1.3×10−11 mg/mL)

参考文献[编辑]

  1. ^ J. Phys. Chem. 1992,96, 5151-5156
  2. ^ Krstschmer, W.; Fostiropoulos, K.; Huffman, R. Chem. Phys. Lerr.1990, 170, 167.
  3. ^ Kriitschmer, W.; Lamb, L.D.; Fostiropoulos, K.; Huffman, D. R.Nature 1990, 347, 354.
  4. ^ Bezmel'nitsyn, V N; Eletskii, Aleksandr V; Okun', M V. Fullerenes in solutions. Physics-Uspekhi. 1998, 41: 1091. doi:10.1070/PU1998v041n11ABEH000502. 
  5. ^ 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.