Astăzi vom vorbi despre o structură moleculară care este utilizată în lumea fizicii și care are aplicații excelente. Este vorba despre fulerenele. Și este a treia structură moleculară cea mai stabilă a carbonului cunoscută astăzi. Poate lua o formă sferică, eliptică, de tub sau inel. A fost descoperit aproape accidental în 1985.
În acest articol vă vom spune despre toate caracteristicile, descoperirea și aplicațiile fulerenelor.
caracteristici cheie
Fulerenele au fost descoperite de oamenii de știință Harold Kroto, Robert Curl și Richard Smalley în 1985 în SUA Sunt descoperiri aproape accidentale, dar le-a făcut posibilă primirea Premiului Nobel pentru chimie în 1996. Brevetul a fost depus în 1990 și publicat ulterior. Acestea sunt structuri noi molecule de carbon foarte stabile. De fapt, acestea sunt cunoscute ca a treia formă moleculară de carbon cunoscută după diamant și grafit.
Fulerenele au evoluat ca urmare a unui experiment care a fost realizat cu molecule de carbon. Brevetul care a fost creat se referă la prima metodă de a produce cantități de substanță care a ajuns la descoperirea substanței în sine. Ceea ce s-a încercat să breveteze a fost modalitatea de a crea în cantități mari în fulerene pentru a profita de aceasta.
În acel an au fost efectuate diferite experimente. La Universitatea Rice din Houston, Harold Kroto de la Universitatea din Southampton și Richard Smalley și Robert Curl de la Rice, au efectuat un experiment bazat pe încercarea de a simula toate condițiile în care apar în apropierea suprafeței unei stele. Obiectivul acestui experiment a fost de a cunoaște modul în care se formează molecule mari în spațiu. Pentru a face acest lucru, au tras un fascicul laser intens pe o suprafață de carbon în prezența heliului gazos. Inițial a fost testat cu hidrogen și azot, dar în cele din urmă numai cu azot.
Odată ce fasciculul laser a fost amestecat pe suprafața carbonului în prezența heliului, a fost posibil să se observe cum carbonul gazos s-a combinat cu heliul pentru a forma clustere. Gazul a trebuit să fie răcit până aproape de zero absolut pentru a efectua o analiză spectrală a clusterelor. S-au dovedit a fi C60, ceea ce înseamnă asta există 60 de atomi de carbon într-o singură moleculă. În acel moment, oamenii de știință nu văzuseră așa ceva. Și este că este o structură sferică care amintește de bolta geodezică a lui Buckminster Fuller, de unde și numele de fulereni.
Aplicațiile fulerenelor
Deoarece nu pot recrea fulerene pe un computer, au fost nevoiți să recurgă la hârtie, foarfece și bandă. Acesta este modul în care acest compus este botezat ca fulereni. Știm că atomii de carbon se combină între ele și se pot uni pentru a forma lanțuri lungi de polimer. Acești polimeri sunt utilizați frecvent în produse cum ar fi pahare și sticle de plastic.
Una dintre cele mai ciudate proprietăți ale fulerenelor este că unii dintre ei au electroni din atomii care sunt delocalizați. Se poate spune că comportamentul acestor electroni este ca și cum nu ar fi realizat că fac parte din structura carbonului. Aceasta înseamnă că, cu acest tip de comportament, este posibil să adăugați alți atomi mai ușor pentru a construi supraconductori sau izolatori. După crearea brevetului, au fost scrise multe rapoarte despre fullereni și posibilitățile oferite de acesta.
Deși acești compuși sunt încă destul de noi, oamenii de știință vin cu idei diferite care par să alterneze structura fulerenelor pentru a forma fibre goale fine care posedă de 200 de ori rezistența la tracțiune a oțelului. Se pare că una dintre utilizările fulerenei este de a forma pensete mici pentru a colecta grupuri de molecule sau recipiente care servesc la transportarea unor cantități mici de medicamente sau scuturi împotriva radioactivității. De asemenea, poate fi transformat în cuști care servesc la conținerea unor molecule care permit trecerea altora de dimensiuni mai mici. Dacă se adaugă alte tipuri de atomi, se pot obține calități speciale, cum ar fi măsurarea rezistenței electrice.
Proprietățile fulerenelor
Acestea sunt structuri goale care se pot forma în natură ca urmare a incendiilor sau a fulgerelor. Dacă le analizăm fizic, vedem că sunt sub formă de pulbere galbenă. Semnul său științific este C60 și se referă la numărul de atomi de carbon din aceeași moleculă. Sunt capabili să se deformeze, dar au revenit la forma lor inițială atunci când presiunea la care sunt supuși începe să scadă.
Avantajul fulerenelor și necesitatea brevetării este că sunt foarte rezistente. Și, pentru a distruge aceste particule, sunt necesare temperaturi mai mari de 1000 de grade. Aceste temperaturi nu sunt ușor de realizat zilnic. Având o formă închisă și simetrică, oferă o mare rezistență la presiune. Este capabil să reziste la presiuni de 3000 de atmosfere.
Printre proprietățile fulerenilor vedem proprietățile lor de lubrifiere. Capacitatea de lubrifiere este dată de forțele intermoleculare slabe. Moleculele sale se pot condensa pentru a forma un solid cu legături mai stabile și mai slabe. Acest solid este cunoscut sub numele de fullerit. Dacă expunem fullerena la temperaturi foarte scăzute, vedem că sunt capabile de sublimare fără a pierde sferele. Moleculele sale sunt foarte electronegative și formează legături cu atomi care donează electroni.
Putem concluziona că fulerenele sunt materiale noi care generează sisteme foarte corelate două și care provoacă un mare interes în comunitatea științifică. Mai ales asta interesul este centrat din punctul de vedere al supraconductivității. Continuarea constantă a tuturor cercetărilor asupra acestor materiale poate îmbunătăți tehnologiile actuale pentru producerea de materiale utile pentru viitor.
După cum puteți vedea, în știință, materiale foarte interesante pot fi descoperite ca urmare a erorilor sau a urmăririi diferitelor obiective. Sper că cu aceste informații puteți afla mai multe despre fullereni și caracteristicile lor.