Hvordan bekræftede forskerne formlen C60, og den form af molekyle svarede til en fodbold?

1. Opdagelse og indledende karakterisering (1985):

* Harold Kroto, Robert Curl og Richard Smalley På Rice University opdagede ved et uheld C60, mens han eksperimenterede med en laserfordampningsteknik. De observerede et nyt molekyle med et masse-til-ladningsforhold, der var i overensstemmelse med 60 carbonatomer.

* Tidlige spektroskopiske data (massespektrometri, infrarød spektroskopi) antydet ved en meget symmetrisk struktur, men gav ikke en bestemt form.

2. Teoretiske forudsigelser (1985):

* eiji osawa og andre teoretiske kemikere foreslog trunkeret icosahedron Struktur for C60, en form, der ligner en fodboldbold.

* Denne teoretiske forudsigelse var baseret på Hückel -teori , der forklarede stabiliteten af ​​aromatiske forbindelser og den kendte tendens hos carbonatomer til at danne tredimensionelle strukturer.

3. Eksperimentel bekræftelse (1990-1991):

* Wolfgang Krätschmer og Donald Huffman udviklede en metode til fremstilling af makroskopiske mængder C60 ved hjælp af en elektrisk lysbueudladning. Dette gennembrud gjorde det muligt for forskere at studere molekylet detaljeret.

* røntgenstrålediffraktionsundersøgelser På krystallinsk C60 bekræftede den trunkerede icosahedrale struktur , der størkner den fodboldlignende form.

* nukleær magnetisk resonans (NMR) spektroskopi leverede også bevis for symmetri og carbonatomforbindelse inden for molekylet.

Sammenfattende involverede bekræftelsen af ​​C60's formel og form en kombination af:

* utilsigtet opdagelse: Oprindeligt observeret ved anvendelse af massespektrometri og andre spektroskopiske teknikker.

* Teoretisk forudsigelse: Baseret på kemiske principper og Hückel -teori blev den trunkerede Icosahedron -struktur foreslået.

* Eksperimentel validering: Røntgenstrålediffraktion og NMR-spektroskopi gav definitivt bevis for strukturen.

Denne samarbejdsindsats, der involverer eksperimentelle, teoretikere og beregningskemikere, størknet forståelsen af ​​dette unikke og spændende molekyle.