Γιατί οι φουλλερενές έχουν πολύ χαμηλότερα σημεία τήξης και βρασμού από άλλες μορφές άνθρακα;
1. Αδύναμες διαμοριακές δυνάμεις:
* Οι Fullerenes συγκρατούνται από τις αδύναμες δυνάμεις van der Waals. Αυτές οι δυνάμεις προκύπτουν από προσωρινές διακυμάνσεις στην κατανομή ηλεκτρονίων γύρω από τα μόρια.
* Αντίθετα, το Diamond και ο γραφίτης έχουν ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς μέσα στις δομές τους, απαιτώντας πολύ περισσότερη ενέργεια για να σπάσει.
2. Σφαιρικό σχήμα:
* Το σφαιρικό σχήμα των φουλλερενίων περιορίζει την επιφάνεια που είναι διαθέσιμη για επαφή μεταξύ των μορίων. Αυτό μειώνει τη δύναμη των αλληλεπιδράσεων van der Waals.
* Το Diamond και ο γραφίτης έχουν επεκτείνει, επίπεδες δομές, επιτρέποντας πιο εκτεταμένες διαμοριακές επαφές.
3. Μοριακή ευελιξία:
* Οι φουλλερενές μπορούν να υποβληθούν σε ελαφρές στρεβλώσεις και δονήσεις, αποδυναμώνοντας περαιτέρω τις δυνάμεις van der Waals.
* Το Diamond και ο γραφίτης έχουν άκαμπτες, εξαιρετικά διατεταγμένες δομές με περιορισμένη ευελιξία.
4. Χαμηλότερη πυκνότητα:
* Οι φουλλερενές έχουν χαμηλότερη πυκνότητα από το διαμάντι και τον γραφίτη λόγω της κοίλης δομής τους και των ασθενέστερων διαμοριακών αλληλεπιδράσεων.
* Αυτή η χαμηλότερη πυκνότητα μεταφράζεται σε ασθενέστερες ενδομοριακές δυνάμεις.
5. Έλλειψη απομακρυσμένων ηλεκτρονίων:
* Τα π-ηλεκτρόνια σε φουλλερενάρια εντοπίζονται εντός του μορίου, σε αντίθεση με το απομεργασμένο π-σύστημα σε γραφίτη. Αυτή η έλλειψη απομάκρυνσης αποδυναμώνει τις διαμοριακές αλληλεπιδράσεις.
Συνολικά, ο συνδυασμός ασθενών διαμοριακών δυνάμεων, σφαιρικού σχήματος, μοριακής ευελιξίας και χαμηλότερης πυκνότητας έχει ως αποτέλεσμα τα σημαντικά χαμηλότερα σημεία τήξης και βρασμού των φουλλερενίων σε σύγκριση με άλλες μορφές άνθρακα.
