Hoje vamos falar sobre uma estrutura molecular que é usada no mundo da física e que tem grandes aplicações. É sobre o fulerenos. E é a terceira estrutura molecular de carbono mais estável conhecida hoje. Pode ter a forma esférica, elíptica, de tubo ou de anel. Foi descoberto quase acidentalmente em 1985.
Neste artigo, vamos falar sobre todas as características, descobertas e aplicações dos fulerenos.
Características principais
Fulerenos foram descobertos por cientistas Harold Kroto, Robert Curl e Richard Smalley em 1985 nos Estados Unidos. São descobertas quase acidentais, mas possibilitaram que recebessem o Prêmio Nobel de Química em 1996. A patente foi depositada em 1990 e posteriormente publicada. Estas são novas estruturas, moléculas de carbono muito estáveis. Na verdade, eles são conhecidos como a terceira forma molecular conhecida mais estável de carbono, depois do diamante e da grafite.
Os fulerenos evoluíram como resultado de um experimento realizado com moléculas de carbono. A patente que foi criada refere-se ao primeiro método para produzir quantidades da substância foi a descoberta da própria substância. O que foi tentado patentear foi a maneira de criar em grandes quantidades no fulereno para lucrar com isso.
Naquele ano, vários experimentos foram realizados. Na Rice University em Houston, Harold Kroto da University of Southampton e Richard Smalley e Robert Curl de Rice, realizaram um experimento que se baseou na tentativa de simular todas as condições em que ocorrem perto da superfície de uma estrela. O objetivo deste experimento era saber como grandes moléculas são formadas no espaço. Para fazer isso, eles dispararam um feixe de laser intenso em uma superfície de carbono na presença de gás hélio. Inicialmente foi testado com hidrogênio e nitrogênio, mas finalmente apenas com nitrogênio.
Uma vez que o feixe de laser foi misturado na superfície do carbono na presença de hélio, foi possível observar como o carbono gasoso combinou-se com o hélio para formar aglomerados. O gás teve que ser resfriado até próximo do zero absoluto, a fim de realizar uma análise espectral dos aglomerados. Eles acabaram sendo C60, o que significa que existem 60 átomos de carbono em uma única molécula. Naquela época, os cientistas não tinham visto nada parecido. E é que é uma estrutura esférica que lembra a abóbada geodésica de Buckminster Fuller, daí o nome de fulerenos.
Aplicações de fulerenos
Como não conseguem recriar o fulereno em um computador, eles tiveram que recorrer a papel, tesoura e fita adesiva. É assim que esse composto é batizado como fulerenos. Nós sabemos que átomos de carbono eles se combinam e podem se unir para formar longas cadeias de polímero. Esses polímeros são freqüentemente usados em produtos como copos plásticos e garrafas.
Uma das propriedades mais estranhas dos fulerenos é que alguns deles têm elétrons dos átomos deslocados. Pode-se dizer que o comportamento desses elétrons é como se eles não percebessem que fazem parte da estrutura do carbono. Isso significa que, com esse tipo de comportamento, é possível adicionar outros átomos com mais facilidade para construir supercondutores ou isolantes. Depois de criar a patente, muitos relatórios foram escritos sobre os fulerenos e as possibilidades que eles ofereciam.
Embora esses compostos ainda sejam relativamente novos, os cientistas têm ideias diferentes que parecem alternar a estrutura dos fulerenos para formar fibras ocas finas que possuem 200 vezes a resistência à tração do aço. Parece que um dos usos do fulereno é formar minúsculos grampos para coletar grupos de moléculas ou recipientes que servem para transportar pequenas quantidades de drogas ou escudos contra a radioatividade. Também pode se tornar gaiolas que servem para conter algumas moléculas que permitem a passagem de outras de tamanho menor. Se outros tipos de átomos forem adicionados, qualidades particulares podem ser obtidas, como medir a resistência elétrica.
Propriedades dos fulerenos
Estas são estruturas ocas que podem ser formadas na natureza como resultado de incêndios ou raios. Se os analisarmos fisicamente, vemos que estão na forma de um pó amarelo. Seu signo científico é C60 e se refere ao número de átomos de carbono na mesma molécula. Eles são capazes de se deformar, mas voltam à sua forma original quando a pressão a que são submetidos começa a diminuir.
A vantagem dos fulerenos e a necessidade de patenteamento é que são muito resistentes. E é que, para destruir essas partículas, são necessárias temperaturas superiores a 1000 graus. Essas temperaturas não são facilmente atingíveis diariamente. Por ter um formato fechado e simétrico, oferece grande resistência à pressão. É capaz de suportar pressões de 3000 atmosferas.
Entre as propriedades dos fulerenos, vemos suas propriedades lubrificantes. A capacidade de lubrificação é dada pelas forças intermoleculares fracas. Suas moléculas podem se condensar para formar um sólido com ligações mais estáveis e fracas. Este sólido é conhecido pelo nome de fullerite. Se expormos o fulereno a temperaturas muito baixas, veremos que eles são capazes de sublimação sem perder as esferas. Suas moléculas são muito eletronegativas e formam ligações com átomos que doam elétrons.
Podemos concluir que os fulerenos são novos materiais que geram sistemas dois altamente correlacionados e que causam grande interesse na comunidade científica. Especialmente isso o interesse é focado do ponto de vista da supercondutividade. Continuar continuamente todas as pesquisas sobre esses materiais pode melhorar as tecnologias atuais para a produção de materiais úteis para o futuro.
Como você pode ver, na ciência materiais muito interessantes podem ser descobertos como resultado de erros ou da busca de diferentes objetivos. Espero que com essas informações você possa aprender mais sobre os fulerenos e suas características.