Fulerenos

Até 1985, somente a grafite, o diamante e o carvão eram conhecidos como formas alotrópicas do carbono (alotropia é o fenômeno que ocorre quando um elemento químico forma duas ou mais substâncias simples diferentes). No entanto, em setembro deste mesmo ano, um grupo de cientistas liderados por H. W. Kroto e R. E. Smalley lançaram laser em grafite a mais de 104 °C e verificaram em espectrometria de massa que o produto continha uma série de moléculas com número de átomos de carbono de 44 a 90. A concentração de moléculas variava, mas a de 60 carbonos era a de maior destaque.

Este experimento mostrou a descoberta da nova forma alotrópica do carbono. Graças a este experimento, em 1996 Kroto, Smalley e Curl ganharam o prêmio Nobel de química.
Em 1990, Wofgang Kratschmer, Nonal Huffman e outros, descreveram a primeira síntese e o isolamento do C60.

Este novo grupo de compostos, os fulerenos, é considerado um grupo de compostos aromáticos.
A denominação fulereno é uma homenagem ao arquiteto R. Buckminster Fuller que construiu e popularizou as cúpulas geodésicas, que usam o mesmo princípio na aparência.

Os fulerenos são moléculas estruturadas na forma de “gaiolas”, ou seja, elas têm a forma fechada em si. Os fulerenos são constituídos por uma rede formada por pentágonos e hexágonos, fechando assim a “esfera”. Cada carbono de um fulereno está hibridizado em sp² e forma ligações sigma (ligação simples) com três outros átomos de carbono, restando um elétron de cada carbono, que fica deslocalizado num sistema de orbitais moleculares que atribui à molécula o caráter aromático.

Os fulerenos possuem quantidades diferentes de átomos de carbono, podendo ser formados por 20, 60, 70, 100, 180, 240 e até 540 átomos de carbono. É comumente falado do C60 e também do C70, pois estes foram os primeiros a serem descobertos e também são os mais comuns, mas os outros também têm importância na classe dos fulerenos.

Os fulerenos como dito anteriormente, são estruturados na forma de “gaiolas”, ou esferas ocas, que são formadas por anéis de 5 e 6 átomos de carbono, sendo estas estruturas bastante estáveis, sendo possível encontrá-las na natureza, como mais uma forma alotrópica do carbono.

Estes compostos possuem a capacidade de “aprisionar” átomos ou moléculas de gases em seus interiores. Um exemplo é o aprisionamento do hélio e do argônio no interior de um tipo de fulereno, que foi encontrado, sendo que os gases guardavam todas as características dos isótopos presentes.

Para uma molécula “entrar” dentro da estrutura dos fulerenos é necessário que ela possua uma determinada quantidade de energia, pois ela tem que romper a resistência provocada pelos elétrons livres da estrutura. Quando estas moléculas estão no interior da estrutura, elas não conseguem mais sair.

Quando ocorre a penetração de átomos de metais no interior dos fulerenos, ocorre então a formação de sais, os chamados, bucketos, que possuem faces metálicas.

Os fulerenos purificados têm uma grande atratividade no que se refere à cor. O C60, por exemplo, é um sólido com cor de mostarda e quando dissolvido em solução de hidrocarbonetos aromáticos, como o benzeno, a solução possui uma coloração magenta, avermelhada. Já o C70 possui uma coloração marrom avermelhada e em solução tem a cor vermelho vinho. O C76, C78 e C84 são amarelos.

Atualmente muitos compostos de fulerenos são conhecidos e estudados, tais como os bucketos citados acima e os fulerois, C60(OH)n (n=24-26), entre outros compostos.

*O texto e as figuras desta página foram produzidos por Miguel A. Medeiros. A reprodução destes, merece autorização ou referência ao autor.

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