Πώς οι επιστήμονες επιβεβαίωσαν τη φόρμουλα C60 και ότι το σχήμα του μορίου ήταν παρόμοιο με ένα ποδόσφαιρο;

Η επιβεβαίωση της φόρμουλας C60 και του ποδοσφαιρικού του σχήματος ήταν ένα συναρπαστικό ταξίδι που περιλαμβάνει αρκετά βασικά βήματα και τεχνικές:

1. Ανακάλυψη και αρχικός χαρακτηρισμός (1985):

* Harold Kroto, Robert Curl και Richard Smalley Στο Πανεπιστήμιο Rice ανακαλύφθηκε τυχαία C60 ενώ πειραματίζονταν με τεχνική εξάτμισης με λέιζερ. Παρατήρησαν ένα νέο μόριο με λόγο μάζας προς φόρτιση σύμφωνα με 60 άτομα άνθρακα.

* Πρώιμα φασματοσκοπικά δεδομένα (φασματομετρία μάζας, φασματοσκοπία υπερύθρων) υπαινίσσεται σε μια εξαιρετικά συμμετρική δομή, αλλά δεν παρείχε καθορισμένο σχήμα.

2. Θεωρητικές προβλέψεις (1985):

* eiji osawa και άλλοι θεωρητικοί χημικοί πρότειναν το περικομμένο icosahedron Δομή για το C60, ένα σχήμα που μοιάζει με μια μπάλα ποδοσφαίρου.

* Αυτή η θεωρητική πρόβλεψη βασίστηκε στη θεωρία hückel , η οποία εξήγησε τη σταθερότητα των αρωματικών ενώσεων και τη γνωστή τάση των ατόμων άνθρακα να σχηματίζουν τρισδιάστατες δομές.

3. Πειραματική επιβεβαίωση (1990-1991):

* Wolfgang Krätschmer και Donald Huffman ανέπτυξε μια μέθοδο για την παραγωγή μακροσκοπικών ποσοτήτων C60 χρησιμοποιώντας εκφόρτιση ηλεκτρικού τόξου. Αυτή η ανακάλυψη επέτρεψε στους επιστήμονες να μελετήσουν λεπτομερώς το μόριο.

* Μελέτες περίθλασης ακτίνων Χ Στο κρυσταλλικό C60 επιβεβαίωσε την περικομμένη εικοσαεδρική δομή , στερεοποιώντας το σχήμα ποδοσφαίρου.

* φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR) έδωσε επίσης στοιχεία για τη συνδεσιμότητα συμμετρίας και ατόμων άνθρακα μέσα στο μόριο.

Συνοπτικά, η επιβεβαίωση της φόρμουλας και του σχήματος του C60 περιελάμβανε ένα συνδυασμό:

* τυχαία ανακάλυψη: Αρχικά παρατηρήθηκε με τη χρήση φασματομετρίας μάζας και άλλων φασματοσκοπικών τεχνικών.

* Θεωρητική πρόβλεψη: Με βάση τις χημικές αρχές και τη θεωρία του Hückel, προτάθηκε η περικομμένη δομή του εικονοσαεδρικού.

* Πειραματική επικύρωση: Η περίθλαση ακτίνων Χ και η φασματοσκοπία NMR παρείχαν οριστικά στοιχεία για τη δομή.

Αυτή η συνεργατική προσπάθεια που αφορούσε πειραματιστές, θεωρητικούς και υπολογιστικούς χημικούς ενίσχυσε την κατανόηση αυτού του μοναδικού και ενδιαφέρουσας μορίων.