s0 pcx

1. Fullereny

Przeczytaj uważnie fragment tekstu o fullerenach, a następnie rozwiąż zadania.

„ Odkrycie fullerenów - nowej postaci węgla - może być dla chemii jednym z najbardziej doniosłych wydarzeń stulecia. Czy fullereny są wyłącznie dziełem człowieka jak nylon czy syntetyczna guma?(...) Fullereny znaleziono (...) w próbkach dwóch wielkich kraterów, które powstały niegdyś (1,85 mld lat temu) w wyniku zderzeń Ziemi z kometami i planetoidami. (...) Natomiast w górach stanu Kolorado występuje tzw. fulguryt. Ten szklisty, zawierający fullereny minerał tworzył się prawdopodobnie podczas uderzeń piorunów. ”

Odkrycie fullerenów zawdzięczamy trzem naukowcom: Robertowi F. Curlowi, Sir Haroldowi Kroto i Richardowi E. Smalleyowi. Przeprowadzili oni ciekawy eksperyment, którego przebieg opisano w dalszej części artykułu.

Wysokoenergetyczna wiązka pulsowego lasera trafiała w wolno obracającą się tarczą grafitową. Wytworzona temperatura rzędu kilku tysięcy stopni umożliwiła punktowe odparowanie materiału tarczy. Odbywało się to w strumieniu sprężonego helu, który stanowił środowisko sprzyjające łączeniu odparowanych atomów w klastery i unosił je w kierunku dyszy. Składniki uformowanej wiązki molekularnej analizowano za pomocą spektrometru masowego. ”

„Wiedza i Życie” nr 3/1997, s. 50.

1.1. Jakie warunki muszą być spełnione, aby śladowe ilości fullerenów wytworzyły się w sposób naturalny w przyrodzie?

1.2. Podaj dwa powody, dla których doświadczenie przeprowadza się w strumieniu helu.

„Fullereny stanowią nową postać węgla. Ich odkrycie może być dla chemii węgla doniosłe, jak prace Friedricha Kekulego, który 120 lat temu podał strukturę benzenu i zainicjował naukę o związkach aromatycznych. (...)

Rzeczywiście cząsteczki C₆₀ można łączyć z wodorem lub różnymi grupami funkcyjnymi. Niektóre wiązania zostaną wówczas zerwane, nie narusza to jednak spoistości węglowej sfery. (...) Wspomnijmy choćby o fullerenie uwodornionym, bardzo praktycznym „zasobniku” wodoru, który powinien znaleźć zastosowanie w ogniwach paliwowychf..) Fullereny intrygują też chemików i fizyków możliwością reagowania z metalami alkalicznymi: litem, sodem, potasem, cezem i rubidem. Powstają związki typuX₃C₆₀, gdzie X