我們雖然把寫字繪畫用的筆。叫做鉛筆。但事實上鉛筆芯不是用鉛做成。而是用石墨黏粘土製成的。石墨則是由碳元素組成。
也許你聽說過,極為貴重的金剛石也是由碳元素組成的。確實是這樣,石墨和金剛石的組成成分完全一樣,只是結構不同罷了。在金剛石中,碳原子彼此間以109度28分的角度結合成一個龐大的晶體。結構十分穩定。
在石墨中,碳原子是1層1層排列的同一層上的碳原子,彼此間以120度的角度結合,形成相互並聯的六角形。 由於結構不同,金剛石和石墨的熔沸點硬度等性質也就明顯不同了。化學上把金剛石和石墨看作碳元素的兩種同素異形體。即為孿生兄弟。
多少年來,人們一直認為碳元素只有金剛石和石墨,這兩個孿生兄弟同素異形體。
然而在科學發展的道路上,意想不到的事情時有發生,幾年前化學家們根據大量的證據認定,對金剛石和石墨來說,還有第3個孿生兄弟,其碳原子所組成的分子呈封閉型鼠籠式結構這種結構叫做巴基球,它是由60個太原子組成的完整的足球形大分子。C60。
足球大分子巴基球是由英國塞克斯大學的化學家,克羅和瓦爾登在研究星際空間不尋常的分子時發現的。由於它的分子結構很像建築師,巴克敏斯特富勒為蒙特利爾國際展覽會,美國館設計的地球模型的造型。所以才把這種新的碳60分子命名為巴克敏斯特富勒烯。
1990年美國物理學家霍夫曼和德國物理學家克拉奇梅爾,用他們發明的方法治得了較多的。碳60。並用現代化儀器精確地測得其分子結構為球形。從而完全證實了巴基球分子的客觀存在。
1991年,我國北京大學化學系和物理系研究小組也成功地獲得了巴基球。並對其結構和性質做了進一步研究。取得了一些研究成果。
探視家族的星星。巴基球的橫空出世給化學界帶來了巨大的衝擊波。使廣大化學工作者的視野大為開闊,思路更進一步。於是許多人投入到研究巴基球的熱浪中,以期待揭開它的奧秘,以及它帶來的眾多化學心裡。
早在120多年前化學家發現了苯,後來又得知苯分子是由6個碳原子結合6個氫原子組成。當時許多化學家對苯的結構和性質非常感興趣。經過他們多年的研究終於弄清了這其中的秘密。開創了有機化學的新篇章,促進了有機化學和化工的大發現,借鑑研究本的歷史經驗,有的化學家大膽設想。足球大分子能否與苯分子一樣與其他元素或原子團發生反應?生成一系列足球大分子的衍生物。從而揭開有機化學。嶄新的一頁。
巴基球的兩個孿生兄弟,石墨和金剛石都是孤苦伶仃的單身漢,沒有繁衍新家族。這種情況給足球大分子的研究蒙上了一層陰影。碳60會不會有自己的新家族呢?最近一些研究成果,似乎又未解開此謎點燃起新的火花,如有的人用矽等原子取代碳60分子中的碳原子。製成了新型半導體化合物。也有的人在足球大分子中引進了氟原子。製成了碳60伏60化合物。不過這些成果畢竟是滄海之一粟,最終結果如何,現在很難預測。
另外足球大分子的發現也給人們打開了研究同素異形體的新天窗。現在已知碳元素有三種同素異形體,那麼是否還會有第4種第5種呢?有的學者發現。碳60往往與碳70共生,這更增加了人們對這個問題的猜測與研究。據最新報道,日本科學家又發現了巴基管。它是否是碳元素的新的同屬性體的。
足球大分子的橫空出世帶來了強大的化學衝擊波,但這一衝擊波的強度究竟有多大?現在誰也說不清。