足球烯是黑色固体吗

c60是由60个碳原子构成的分子。

C60分子是一种由60个碳原子结合形成的稳定分子，具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形，它形似足球，因此又被称为足球烯。C60具有极高对称性，分子结构十分稳定。主要应用于材料科学，超导体等方面。

碳60的制备：

用纯石墨作电极，在氦气氛中放电，电弧中产生的烟炱沉积在水冷反应器的内壁上，这种烟炱中存在着C60、C70等碳原子簇的混合物。

用萃取法从烟炱中分离提纯富勒烯，将烟炱放入索氏（Soxhlet）提取器中，用甲苯或苯提取，提取液中的主要成分是C60和C70，以及少量C84和C78。再用液相色谱分离法对提取液进行分离，就能得到纯净的C60溶液。C60溶液是紫红色的，蒸发掉溶剂就能得到深红色的C60微晶。

物理性质：

C60在室温下为紫红色固态分子晶体，有微弱荧光　C60的密度为1.68g/cm^3

C60不溶于水，在正己烷、苯、二硫化碳、四氯化碳等非极性溶剂中有一定的溶解性；

C60常态下不导电。因为C60大得可以将其他原子放进它内部，并影响其物理性质，因而不可导电。

C60具有超导性， 是一种不含金属的软铁磁性材料

用途：

1、用于增强金属，在增强金属材料方面，C60的作用将比焦炭中的碳更好

2、用作新型高效的催化剂

3、用于气体的贮存：C60所贮存的氢气比金属或其合金要多。留下纯的C60，它可以被100%地回收

4、用于制造光学材料，有望在光计算、光记忆、光信号处理及控制等方面有所应用。：

5、用于制造高分子材料：

6、生物学及医学应用：C60的衍生物有可能在防治艾滋病的研究上发挥作用

C60

近年来，科学家们发现，除金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式存在的碳。其中发现较早并已在研究中取得重要进展的是C60分子。

C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，因此又名足球烯。 C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形。其相对分子质量约为720。

处于顶点的碳原子与相邻顶点的碳原子各用sp2杂化轨道重叠形成σ键，每个碳原子的三个σ键分别为一个五边形的边和两个六边形的边。碳原子的三个σ键不是共平面的，键角约为108°或120°，因此整个分子为球状。每个碳原子用剩下的一个p轨道互相重叠形成一个含60个π电子的闭壳层电子结构，因此在近似球形的笼内和笼外都围绕着π电子云。分子轨道计算表明，足球烯具有较大的离域能。

C60是一种碳原子簇。它有确定的组成，60个碳原子构成像足球一样的32面体，包括20个六边形，12个五边形。由于这个结构的提出是受到建筑学家富勒（Buckminster Fuller）的启发。富勒曾设计一种用六边形和五边形构成的球形薄壳建筑结构。因此科学家把C60叫做足球烯，也叫做富勒烯，因为32面体的每个顶点上的碳原子跟三个其它的碳原子相邻。如同苯环上每个碳原子都是sp2杂化。p轨道在环的上、下形成π键一样，足球烯每个顶角上的碳原子也都满足sp2杂化的要求，（类似萘环上两个不带氢原子的碳原子）剩余的p轨道在C60分子的外围和内腔形成π键。所以C60是一种烯。

因为C60是石墨、金刚石的同素异形体，因此有科学家联想到用廉价的石墨作原料合成C60，也有人想到它含有苯环单元的结构，或许可以选用苯作原料合成C60。这些设想最后都实现了。现在，1000g苯可以制得3gC70和C60的混合物（它们的比率为0.26～5.7）。

大自然鬼斧神工的巧合，这60个C原子在空间进行排列时，形成一个化学键最稳定的空间排列位置，恰好与足球表面格的排列一致。

C60的发现最初始于天文学领域的研究，科学家们首先对星体之间广泛分布的碳尘产生了兴趣。学者们发现，星际间碳尘的黑色云状物中包含着由短链结构的原子构成的分子，也有一部分学者认为该云状物是从碳族星体红色巨星中产生的，理论天文学家推测，这些尘埃土中包含着呈现黑色的碳元素粒子。

后来英国的克鲁托为了探明红色巨星产生的碳分子结构，对星际尘埃中含有碳元素的几种分子进行了确认。美国的霍夫曼和德国的克拉其莫也制造出了宇宙中类似的尘埃。他们将其与煤炭燃烧后遗留的黑色物质进行比较，发现了气化物质在紫外线吸收实验中留下了清晰的痕迹，并称之为“驼峰光谱”。后来由美国的柯尔、斯莫利和英国的克鲁托解释出该现象的理由，并为此获得了诺贝尔化学奖。

C60是美国休斯顿赖斯大学的史沫莱(Smalley,R.E.)等人和英国的克罗脱(Kroto,H.W.)于1985年提出烟火法而正式制得的。他们用大功率激光束轰击石墨使其气化，用1MPa压强的氦气产生超声波，使被激光束气化的碳原子通过一个小喷嘴进入真空膨胀，并迅速冷却形成新的碳分子，从而得到了C60。C60的组成及结构已经被质谱、X射线分析等实验所证明。此外，还有C70等许多类似C60的分子也已被相继发现。

除C60外，具有封闭笼状结构的还可能有C28、C32、C50、C70、C84……C240、C540等，统称为富勒烯（Fullerene）。在数学上，富勒烯的结构都是以五边形和六边形面组成的凸多面体。最小的富勒烯是C20，有正十二面体的构造。没有22个顶点的富勒烯。之后都存在C2n的富勒烯，n = 12, 13, 14 ...。在之些小的富勒烯中，都存在着五边形相邻结构。C60是第一个没有相邻的五边形的富勒烯，下一个是C70。

我国北京大学化学系和物理系研究小组也研制出C60分子。目前，人们对C60分子的结构和反应的认识正在不断深入，它应用于材料科学、超导体等方面的研究正在进行中。