22.3. Die Fullerene

Die Fullerene sind neben Diamant und Graphit eine der Modifikationen des Kohlenstoffs.
Es gibt Fullerene mit den Formeln C60, C70, C76, C78 und C84, sowie einige andere.

Fullerenmolekül C60      Fullerenmolekül C60

Bild 1 : Fulleren C60, links in Kugel–Stab–Darstellung, rechts in Kalottendarstellung
Fulleren C60 interaktiv untersuchen

Ansehen : Starten Sie die JSmol–Visualisierungen durch Anklicken eines der Links unter den Fullerenmolekülen. Drehen Sie die Moleküle, um sie aus verschiedenen Richtungen zu betrachten. Schalten Sie zur Kalottendarstellung um, die Ihnen die annähernde Kugelform und die Raumerfüllung der Moleküle gut zeigt. Schalten Sie zur Kugel–Stab–Darstellung zurück, die den Aufbau aus Fünf– und Sechsecken deutlicher zeigt. Drehen Sie die Moleküle um die x– und die y–Achse, um sie von allen Seiten zu sehen.

22.3.1. Struktur

Alle Fullerene sind aus Kohlenstoffatomen aufgebaut, die sich zu fünfgliedrigen und zu sechsgliedrigen Ringen zusammenschließen.

Fullerenmolekül C70 Fullerenmolekül C70

Bild 2 : Fulleren C70, links in Kugel–Stab–Darstellung, rechts in Kalottendarstellung
Fulleren C70 interaktiv untersuchen

22.3.2. Entdeckung und Herstellung

1985 haben die Chemiker Robert F. Curl (USA), Harald W. Kroto (GB) und Richard E. Smalley (USA) erstmals ein Fulleren, nämlich C60, hergestellt. Sie hatten Graphit mit Hilfe eines Lasers erhitzt und verdampft. Dabei entstanden allerdings nur winzige Mengen an C60, die nicht isoliert werden konnten und mit denen nur wenige Versuche durchgeführt werden konnten. Für diese Leistung erhielten die 3 Forscher 1996 den englische Flagge Nobelpreis.

1990 entwickelten Arbeitsgruppen um W. Krätschmer in Deutschland und um D. R. Huffman in den USA ein Verfahren, um C60 in größeren Mengen herzustellen. Graphit wird in einer Heliumatmosphäre im elektrischen Lichtbogen verdampft. Im dabei entstehenden Ruß sind bis zu 15 % Fullerene enthalten, die mit Toluol extrahiert werden. Inzwischen werden Fullerene nach diesem Verfahren in größeren Mengen gewonnen : 100 mg C60 kosten gut 50 Euro, die anderen Fullerene sind teurer.

22.3.3. Verwendung

Praktische oder technische Anwendungen für Fullerene gibt es zur Zeit noch nicht. Ideen und deutsche Flagge Spekulationen gibt es schon eine ganze Menge. Mal sehen, was draus wird. Auch für den Laser gab es jahrelang keine „nützliche” Verwendung.

Fullerenmolekül C78 Fullerenmolekül C78

Bild 3 : Fulleren C78, links in Kugel–Stab–Darstellung, rechts in Kalottendarstellung
Fulleren C78 interaktiv untersuchen

22.3.4. Ein seltsamer Name

Wieso heißen die Fullerene eigentlich Fullerene ? Richard Buckminster Fuller (1895–1983) war ein amerikanischer Architekt, der (unter anderem) eigenartige Kuppeln konstruierte : Sie waren aus Fünfecken und Sechsecken zusammengesetzt. Ihm zu Ehren nannte man die Moleküle, die den Kuppeln in mancher Beziehung ähnlich sehen, Fullerene.

22.3.5. Physikalische Eigenschaften von C60

Pinselstrich
Steckbrief Fulleren C60
Summenformel C60
Schmelzpunkt Über 360 °C
Dichte bei 20 °C 1,65 g/cm3
CAS-Nr. 99685–96–8
Pinselstrich

22.3.6. Mehr über die Fullerene

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