Стр. 190 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

188

и в бензоле, валентные электроны каждого атома находятся в

sp

2

-гибридизованных состояниях.

В противоположность алмазу и графиту,

фуллерен является новой фор-

мой углерода по существу.

Молекула С

60

содержит фрагменты с пятикратной

симметрией (пентагоны), которые запрещены природой для неорганических со-

единений. Поэтому следует признать, что молекула фуллерена является орга-

нической молекулой, а кристалл, образованный такими молекулами

(называется

фуллерит

), –

это молекулярный кристалл (рис. 7.7), являющийся

связующим звеном между органическим и неорганическим веществом.

Из правильных шестиугольников легко выкладывается плоская поверх-

ность, однако ими не может быть сформирована замкнутая поверхность. Для

этого необходимо часть шестиугольных колец разрезать и из разрезанных

частей сформировать пятиугольники. В фуллерене плоская сетка шести-

угольников (графитовая сетка) свернута и сшита в замкнутую сферу. При этом

часть шестиугольников преобразуется в пятиугольники.

Образуется структура – усеченный икосаэдр, где каждая вершина этой

фигуры имеет трех ближайших соседей. Каждый атом углерода в молекуле C

60

находится в вершинах двух шестиугольников и одного пятиугольника и прин-

ципиально неотличим от других атомов углерода. Все атомы углерода, обра-

зующие сферу, связаны между собой сильной ковалентной связью.

Кристаллический фуллерен, названный

фуллеритом

, имеет гранецентри-

рованную кубическую решетку (ГЦК), в которой между молекулами С

60

в кри-

сталле существует слабая связь Ван-дер-Ваальса. Методом ядерного

магнитного резонанса было доказано [42, 43], что при комнатной температуре

молекулы С

60

, вращаются вокруг собственной оси с частотой 1012 Гц. При по-

нижении температуры вращение молекул замедляется.

Отсюда ясно, что при наличии жестких локализованных связей в решетке,

вращение ее отдельных фрагментов относительно других молекул было бы не-

возможным. Это доказывает, что связи между молекулами в кристалле фулле-

рита очень слабые.