Ful·lerens

Vam parlar en una publicació anterior de les formes al·lotròpiques del carboni més comuns: diamant i grafit. Però existeixen altres formes molt interessants a nivell industrial: els ful·lerens.

Els ful·lerens van ser descoberts fa poc (l'any 1985), i són molt populars entre els químics, ja que presenten estructures molt interessants (esferes, elipsoides o cilindres) i son útils per a la síntesi de nous compostos. Els ful·lerens esfèrics solen tenir el nom de buckyesferes i els cilíndrics, el de nanotubs.

Animació d'un nanotub en rotació que mostra la seva estructura en 3D (font)

El primer ful·lerè descobert va ser el C₆₀, d'estructura esfèrica idèntica a la d'un baló de futbol (20 hexàgons i 12 pentàgons amb àtoms de carboni en els vèrtexs).

Animació d'un ful·leré C60 (font) 

Les propietats d'aquestes estructures són àmpliament estudiades en biomedicina, química i nanotecnologia. Són pràcticament inerts i alguns poden solubilitzar-se en dissolvents orgànics. El camp de la medicina els usen com a bastida per fixar antibiòtics i altres medicaments, permetent així transportar-los i lliurar-los amb major eficàcia i especificitat. En química són de gran utilitat com catalitzadors i suport per adsorbents i filtres. I en nanotecnologia s'estudien com a superconductors.

En què es diferencien el diamant i el grafit?

Pot ser ja sabeu que el diamant i el grafit tenen la mateixa composició: ambdues són formes al·lotròpiques de carboni. Probablement també coneixeu les diferències obvies: el grafit s'usa per escriure i el diamant en joies. Però sabeu quines són les diferencies a nivell atòmic?

El grafit està format per una estructura laminar en la que els àtoms es distribueixen de forma hexagonal. Cada àtom de carboni està enllaçant amb 3 àtoms formant un triangle. Aquesta estructura fa que el material es puga dividir en làmines i, per això, és un bon material per a escriure. A més a més, la disposició dels orbitals atòmics del carboni en el grafit permet la mobilitat electrònica i, per tant, la conductivitat elèctrica.

Estructura laminar del grafit (font)

El diamant cristal·litza formant xarxes tridimensionals d'àtoms de carboni en un sistema cúbic. Cada àtom de carboni està enllaçant amb quatre àtoms que formen els vèrtexs d'un tetraedre. Aquesta és una estructura molt estable i fa que el diamant siga el mineral més dur que existeix en la naturalesa (nivell 10 a l'escala de Mohs). L'estabilitat també és patent en altres característiques ja que el diamant és insoluble, inert i no condueix electricitat.

Animació que mostra la xarxa cúbica del diamant (font)