Fullerenos
Páginas: 7 (1584 palabras)
Publicado: 12 de abril de 2011
FOTOQUIMICA Y FOTOFISICA DE FULLERENOS.
Introducción.
Los fullerenos constituyen una tercera forma alotrópica del carbono. A diferencia del grafito y diamante, que poseen estructuras reticulares que se extienden indefinidamente, los fullerenos son moléculas constituidas por un número definido de átomos de carbono.
El primer fullereno fue descubierto en1985 (el buckminsterfullereno o C60) por Robert Curl, Harald Kroto y Richard Smalley, por lo cual recibieron el premio Nobel en 1996, observaron mediante espectroscopia de masas la presencia de un pico de masa 720 asignado al C60 y, con menor intensidad, la presencia de otro pico, de masa 840 asignado al C70.
Propiedades estructurales.
La estructura de los fullerenos se caracterizapor ser una estructura cerrada formada por hexágonos y pentágonos de carbono, aunque pueden darse distintos poligonos, extendiéndose la familia de compuestos desde el C20 hasta miembros de más de C200, aunque los más comunes y estables son los C60 y C70. Los átomos de carbono ocupan los vértices de los polígonos que forman la estructura, y presentan una hibridación sp2
El fullereno estable máspequeño es el C60, cuya estabilidad se ha justificado mediante la “regla del pentágono aislado”, que permite sólo la formación de aquellos fullerenos en los que los anillos pentagonales se encuentran separados entre si mediante hexágonos. El fullereno C60 posee geometría icosaédrica (Ih) y por lo tanto todos los átomos de carbono de la esfera, que presentan hibridación sp2, son equivalentes.
Laestructura del C60 está formada por doce anillos pentagonales rodeados de veinte hexagonales, y presenta dos tipos de enlaces:
-enlaces en la unión entre dos hexágonos: enlaces [6,6]
-enlaces en la unión entre un hexágono y un pentágono: enlaces [5,6]
Presenta dos distancias de enlace distintas, los enlaces entre hexágonos [6:6] se pueden considerar como dobles enlaces, más cortos que los quecomparten hexágonos y pentágonos [6:5].
El siguiente fullereno más estable después del C60, es el C70. Presenta una estructura que puede construirse por adición de un cinturón de 5 hexágonos alrededor del plano ecuatorial de la molécula de C60.
La menor simetría del C70 (D5h) da lugar a un mayor número de carbonos diferentes en el fullereno; mientras que el C60 contiene un único enlace[6,6], el C70 contiene cuatro enlaces [6,6] diferentes, siendo el [1-2] y [5-6] los más reactivos en este orden.
Como se observa en la figura, las mayores longitudes de enlace pertenecen a las uniones entre pentágonos, mientras que las más cortas pertenecen a las uniones entre hexágonos, al igual que ocurre en el C60.
Propiedades Espectroscópicas.
El fullereno C60 absorbe en el espectro UV: 211, 256 y 328 nm/hexano, y mas debilmente en el visible: bandas de 430 a 635 nm, que corresponden a transiciones prohibidas.
El fullereno C70 absorbe en el espectro UV y mas debilmente en el visible: bandas de 430 a 635 nm,que corresponden a transiciones prohibidas.
Los fullerenos esféricos de n átomos de carbono tienen n electrones π que pueden deslocalizar, pero por la regla deHuckel análoga a tres dimensiones sólo exhiben aromaticidad las estructuras que cumplen 2(N+1)2, siendo N el número de átomos de carbono. Esto significa que sólo los miembros con 32, 50, 72, 98, 128… son aromáticos, lo que excluye al C60.
Reactividad.
Los fullerenos son estables pero reactivos, ya que la hibridación sp2 no genera tensiones en estructuras planas, pero en los fullerenosesféricos se genera una cierta tensión de enlace. Se comportan como poliolefinas deficientes en electrones y no como compuestos “superaromáticos” como se consideró inicialmente, por lo que reaccionan bien con nucleófilos. La reacción más favorecida es la adición electrófila a los dobles enlaces [6,6], que reduce la tensión de enlace al pasar de hibridación sp2 a sp3.
La superficie reacciona frente a...
Introducción.
Los fullerenos constituyen una tercera forma alotrópica del carbono. A diferencia del grafito y diamante, que poseen estructuras reticulares que se extienden indefinidamente, los fullerenos son moléculas constituidas por un número definido de átomos de carbono.
El primer fullereno fue descubierto en1985 (el buckminsterfullereno o C60) por Robert Curl, Harald Kroto y Richard Smalley, por lo cual recibieron el premio Nobel en 1996, observaron mediante espectroscopia de masas la presencia de un pico de masa 720 asignado al C60 y, con menor intensidad, la presencia de otro pico, de masa 840 asignado al C70.
Propiedades estructurales.
La estructura de los fullerenos se caracterizapor ser una estructura cerrada formada por hexágonos y pentágonos de carbono, aunque pueden darse distintos poligonos, extendiéndose la familia de compuestos desde el C20 hasta miembros de más de C200, aunque los más comunes y estables son los C60 y C70. Los átomos de carbono ocupan los vértices de los polígonos que forman la estructura, y presentan una hibridación sp2
El fullereno estable máspequeño es el C60, cuya estabilidad se ha justificado mediante la “regla del pentágono aislado”, que permite sólo la formación de aquellos fullerenos en los que los anillos pentagonales se encuentran separados entre si mediante hexágonos. El fullereno C60 posee geometría icosaédrica (Ih) y por lo tanto todos los átomos de carbono de la esfera, que presentan hibridación sp2, son equivalentes.
Laestructura del C60 está formada por doce anillos pentagonales rodeados de veinte hexagonales, y presenta dos tipos de enlaces:
-enlaces en la unión entre dos hexágonos: enlaces [6,6]
-enlaces en la unión entre un hexágono y un pentágono: enlaces [5,6]
Presenta dos distancias de enlace distintas, los enlaces entre hexágonos [6:6] se pueden considerar como dobles enlaces, más cortos que los quecomparten hexágonos y pentágonos [6:5].
El siguiente fullereno más estable después del C60, es el C70. Presenta una estructura que puede construirse por adición de un cinturón de 5 hexágonos alrededor del plano ecuatorial de la molécula de C60.
La menor simetría del C70 (D5h) da lugar a un mayor número de carbonos diferentes en el fullereno; mientras que el C60 contiene un único enlace[6,6], el C70 contiene cuatro enlaces [6,6] diferentes, siendo el [1-2] y [5-6] los más reactivos en este orden.
Como se observa en la figura, las mayores longitudes de enlace pertenecen a las uniones entre pentágonos, mientras que las más cortas pertenecen a las uniones entre hexágonos, al igual que ocurre en el C60.
Propiedades Espectroscópicas.
El fullereno C60 absorbe en el espectro UV: 211, 256 y 328 nm/hexano, y mas debilmente en el visible: bandas de 430 a 635 nm, que corresponden a transiciones prohibidas.
El fullereno C70 absorbe en el espectro UV y mas debilmente en el visible: bandas de 430 a 635 nm,que corresponden a transiciones prohibidas.
Los fullerenos esféricos de n átomos de carbono tienen n electrones π que pueden deslocalizar, pero por la regla deHuckel análoga a tres dimensiones sólo exhiben aromaticidad las estructuras que cumplen 2(N+1)2, siendo N el número de átomos de carbono. Esto significa que sólo los miembros con 32, 50, 72, 98, 128… son aromáticos, lo que excluye al C60.
Reactividad.
Los fullerenos son estables pero reactivos, ya que la hibridación sp2 no genera tensiones en estructuras planas, pero en los fullerenosesféricos se genera una cierta tensión de enlace. Se comportan como poliolefinas deficientes en electrones y no como compuestos “superaromáticos” como se consideró inicialmente, por lo que reaccionan bien con nucleófilos. La reacción más favorecida es la adición electrófila a los dobles enlaces [6,6], que reduce la tensión de enlace al pasar de hibridación sp2 a sp3.
La superficie reacciona frente a...
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