в 1985 р Х. Крото і Р. Смоллі з графіту під дією лазера (Нобелівська премія з хімії, 1996 р). Отримати C60-фулерен в кількостях, достатніх для досліджень, вдалося в 1990 г Д. Хаффману і В. Кретчмером, які провели випаровування графіту за допомогою електричної дуги в атмосфері гелію.
У 1992 р були виявлені природні фулерени в вуглецевому мінералі - шунгіт (свою назву цей мінерал отримав від назви селища Шуньга в Карелії) та інших докембрійських породах. Тут поблизу Онезького озера залягають унікальні мінеральні породи, іменовані шунгітами, вік яких складає близько двох мільярдів років. Шунгіти містять до 90% чистого вуглецю, зокрема приблизно одну соту частку відсотка у вигляді фулерену. Можливо, походження цього мінералу саме і пояснюється падінням великого вуглецевого метеорита.
Тут з незапам'ятних часів існує цілюще джерело, поблизу якого Петро I побудував перший у Росії курорт «Марціальні води». Сотні років люди користувалися чудесним джерелом, яке протікало крізь шунгітовие породи, для порятунку від своїх хвороб, не знаючи причини його лікувальних властивостей. Проте його воду не можна розлити в пляшки і використовувати за потребою - уже через кілька годин вона втрачає свою цілющість. Можливо, що недовговічність цілющих властивостей Марціальні вод і пояснюється тим, що проходячи через шунгітові породи, які містять фулерени і фулереноподобні освіти, вода не розчиняє їх, а лише на деякий час «насичується» їхньою структурою. При цьому утворюються гідратовані молекули фулеренів, які легко втрачають водну оболонку. Українські вчені вивчають антиоксидантні властивості водних розчинів фулеренів, які можуть нейтралізувати шкідливий вплив вільних радикалів на організм людини, і, значить, допомагають омолоджувати організм.
. Будова фулеренів
Молекули фулеренів можуть містити від 20 до 540 вуглецевих атомів, розташованих на сферичної поверхні.
Найбільш стійке і краще вивчене з цих сполук - C60-фулерен (60 атомів вуглецю) складається з 20 шестичленних і 12 п'ятичленних циклів. Фулерени з n lt; 60 виявилися нестійкими, хоча з чисто топологічних міркувань найменшим можливим фулереном є правильний додекаедр С20. Всі атоми вуглецю в молекулі C60-фулерену знаходяться в sp2-гібридному стані і пов'язані з трьома іншими атомами вуглецю. Негібрідізованние p-орбіталі вуглецевих атомів розташовуються перпендикулярно сферичної поверхні, утворюючи? - Електронне хмара зовні і всередині сфери.
Вуглецевий скелет молекули C60-фулерену являє собою усічений ікосаедр.
Вуглецеві шестичленні цикли зовні нагадують бензол. Однак подібність виявилося суто зовнішнім. На це вказують результати рентгеноструктурного аналізу. У кожному шестикутної циклі є три фіксовані кратні зв'язки (довжина 0,138 нм) і три прості зв'язки (довжина 0,143нм). У бензольному кільці довжина всіх зв'язків однакова і має проміжне значення 0,140 нм. Кратні зв'язки розташовуються на лінії зіткнення двох шестикутників, прості - п'яти- і шестикутника. Всі вершини каркаса і, стало бути, атоми вуглецю еквівалентні, оскільки кожна вершина знаходиться в точці, де сходяться одна п'яти- і два шестикутника. Діаметр молекули фулерену C60 приблизно 1 нм.
. Властивості фулеренів
Фулерен С60 - це дуже стійке з'єднання, тому всі електрони в ньому задіяні в освіті вуглець-вуглецевих зв'язків. У кристалічному вигляді він не реагує з киснем повітря, стійкий до дії кислот і лугів, не плавиться до температури 360 ° С. Фулерен добре розчиняється в органічних розчинниках.
Фулерен не вступає в реакції, характерні для ароматичних сполук, його хімія зовсім інша. Перш за все, неможливі реакції заміщення, т. К. У атомів вуглецю немає ніяких бічних заступників. Достаток ізольованих кратних зв'язків дозволяє вважати фулерен поліолефінової системою. Для нього найбільш типово приєднання по кратному зв'язку. Відомі продукти приєднання до фуллеренам атомів водню і галогенів, органічних радикалів, відбувається також приєднання циклів, отримані фуллерен-містять полімерні матеріали і многосферние з'єднання фулеренів. У разі C60, наприклад, можна приєднати до 48 заступників без руйнування вуглецевого каркаса (наприклад, отримати C60F48).
Крім реакцій приєднання можливе впровадження атомів і малих кластерів всередину вуглецевого каркаса, яке призводить до утворення ендоедральних сполук, наприклад, металлофуллеренов.
З'єднання фулеренів з лужними металами є сверхпроводниками, у той час як чистий фуллерен - ізолятор, а леговані фулерени - феромагнетиками. Молекули деяких фулеренів здатні крісталлізовиваться з утворенням кубічної кристалічної решітки - фуллерит.
10. Отримання фулеренів
