Fullereno para niños
Un fullereno es una molécula especial hecha solo de carbono. Imagina que los átomos de carbono se unen para formar figuras geométricas como esferas, óvalos o cilindros. Son como el grafito (el material de las minas de lápiz) y el diamante, pero con una forma diferente. Los fullerenos tienen anillos de carbono de cinco lados (pentágonos) y seis lados (hexágonos), lo que les da sus formas únicas.
Los fullerenos fueron descubiertos en 1985 por los científicos Harold Kroto, Robert Curl y Richard Smalley. Por este importante hallazgo, recibieron el Premio Nobel de Química en 1996.
El primer fullereno que se descubrió fue el C60. ¡Tiene una forma idéntica a la de un balón de fútbol! Por eso, a veces se le llama "futboleno" o "buckminsterfullereno", en honor al arquitecto Buckminster Fuller, quien diseñó cúpulas geodésicas que se parecen mucho a esta molécula. Los fullerenos con forma de esfera se llaman buckyesferas, y los que tienen forma de cilindro se conocen como nanotubos.
Estas moléculas son muy interesantes porque se pueden usar para crear nuevos compuestos. Sus formas y características son muy estudiadas en la ciencia por sus propiedades físicas y químicas.
Contenido
- El Buckminsterfullereno: La Molécula con Forma de Balón de Fútbol
- Otros Tipos de Fullerenos
- Cómo se Descubrieron y Producen los Fullerenos
- Características Importantes de los Fullerenos
- Posibles Consideraciones de Seguridad
- Matemáticas de los Fullerenos
- Los Fullerenos en el Arte
- Galería de imágenes
- Véase también
El Buckminsterfullereno: La Molécula con Forma de Balón de Fútbol
El fullereno más famoso es el C60, que está formado por 60 átomos de carbono. Su estructura es como la de un icosaedro truncado, que es la forma de un balón de fútbol. Está hecho de 20 hexágonos y 12 pentágonos, con un átomo de carbono en cada esquina y un enlace en cada borde.
Aunque su nombre rinde homenaje a Richard Buckminster Fuller, la idea de esta forma geométrica ya existía. Por ejemplo, el ingeniero alemán [[Walther Bauersfeld construyó una obra con esa forma en 1912. Además, el dibujo más antiguo conocido de un icosaedro truncado fue hecho por Piero della Francesca, y uno muy famoso fue dibujado por Leonardo da Vinci para un libro.
Otros Tipos de Fullerenos
Existen otros fullerenos además del C60. Por ejemplo, el fullereno C20 es el más pequeño y solo tiene 12 pentágonos, formando una figura de 12 caras llamada dodecaedro. El C70, por otro lado, también tiene 12 pentágonos como el C60, pero tiene más hexágonos, lo que le da una forma que se parece a un balón de rugby.
Los nanotubos de carbono son estructuras cilíndricas formadas por fullerenos. Son muy útiles en la industria porque son muy fuertes, resistentes al calor y pueden conducir la electricidad. Se pueden combinar con otros materiales para crear cosas nuevas, como chips electrónicos más avanzados y económicos.
Cómo se Descubrieron y Producen los Fullerenos
Antes del siglo XX, solo se conocían dos formas estables de carbono: el grafito y el diamante. Pero en 1985, los científicos Harold Kroto, James Heath, Sean O'Brien, Robert Curl y Richard Smalley descubrieron el C60 y otros fullerenos. Lo hicieron usando un rayo láser sobre un trozo de grafito. Al principio, esperaban encontrar moléculas largas, ¡pero se sorprendieron al ver estas formas esféricas y cilíndricas!
Como mencionamos, Kroto, Curl y Smalley ganaron el Premio Nobel de Química en 1996 por este descubrimiento. Poco después, se dieron cuenta de que los fullerenos también se encuentran en la naturaleza, por ejemplo, en el hollín de una vela.
Desde 1991, se hizo más fácil producir fullerenos en el laboratorio. Los químicos han trabajado mucho para purificarlos y también para crear fullerenos "endoédricos", que son fullerenos que tienen otros átomos o moléculas pequeñas atrapadas dentro de ellos.
Fullerenos en el Espacio
¡Los fullerenos no solo están en la Tierra! En julio de 2010, la NASA anunció que había descubierto fullerenos en el espacio. Usando el Telescopio espacial Spitzer, los investigadores confirmaron la presencia de C70 en una nebulosa planetaria llamada Tc1. Los astrónomos creen que los fullerenos se forman en las capas exteriores de estrellas, como nuestro Sol, y luego son expulsados al espacio cuando la estrella explota.
Características Importantes de los Fullerenos
Desde su descubrimiento, los científicos han estudiado mucho las características de los fullerenos. Son muy estables debido a sus enlaces de carbono, parecidos a los del grafito.
En el campo de la nanomedicina, se ha investigado el fullereno C60 para ver si puede ayudar a combatir bacterias resistentes o ciertas células dañinas, como las que causan el melanoma, al unirles antibióticos específicos.
Los fullerenos no se disuelven fácilmente en la mayoría de los líquidos. Sin embargo, sí se disuelven en algunos, como el tolueno y el disulfuro de carbono. Cuando el buckminsterfullereno puro se disuelve, el líquido se vuelve de un color púrpura intenso. De hecho, el fullereno es la única forma de carbono que puede disolverse.
Los científicos también han descubierto que se pueden atrapar otros átomos dentro de los fullerenos. Esto se ha visto incluso en gases nobles que quedaron atrapados en fullerenos después del impacto de un meteorito hace mucho tiempo. En el campo de la nanotecnología, se estudian mucho su resistencia al calor y su capacidad para conducir la electricidad sin resistencia (superconductividad).
Una forma común de producir fullerenos es pasar una corriente eléctrica muy fuerte entre dos trozos de grafito en un ambiente sin aire. Esto crea un hollín del que se pueden extraer muchos tipos diferentes de fullerenos.
Posibles Consideraciones de Seguridad
Aunque se cree que las buckyesferas son bastante estables, algunos estudios han sugerido que podrían tener efectos en los organismos vivos. Por ejemplo, un experimento en 2004 mostró que un tipo de pez llamado black bass (Micropterus salmoides) sufrió algunos cambios celulares cuando se le expuso a fullerenos en el agua. Estos cambios afectaron las membranas de sus células y causaron algunas inflamaciones. Es importante recordar que estos estudios están en curso y se sigue investigando para entender completamente cómo interactúan los fullerenos con los seres vivos.
Matemáticas de los Fullerenos
Desde el punto de vista de las matemáticas, un fullereno es una figura de tres dimensiones con caras pentagonales (de cinco lados) y hexagonales (de seis lados).
Usando una fórmula matemática llamada la fórmula de Euler, se puede demostrar que cualquier fullereno siempre tendrá exactamente 12 pentágonos. El fullereno más pequeño es el C20, que es un dodecaedro (una figura con 12 caras pentagonales). A medida que el número de átomos de carbono aumenta, la cantidad de fullerenos diferentes que se pueden formar crece muy rápido. Por ejemplo, hay 1812 fullerenos C60 posibles, pero solo uno de ellos es el famoso buckminsterfullereno, que no tiene pentágonos pegados entre sí.
Los Fullerenos en el Arte
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El físico Julian Voss-Andreae, quien luego se convirtió en artista, ha creado varias esculturas inspiradas en los buckminsterfullerenos. Voss-Andreae participó en investigaciones que demostraron que objetos tan grandes como los buckminsterfullerenos también siguen las reglas especiales de la física cuántica.
Después de eso, decidió dedicarse al arte. Ha diseñado obras como la "Buckyesfera Cuántica" (2004), una estructura de bronce de 60 centímetros de diámetro con cuatro buckyesferas anidadas. Su escultura más grande basada en fullerenos se encuentra en un parque privado en Portland, Oregón (Estados Unidos). Se llama Realidad Cuántica (Gran Buckyesfera Rodeada de Árboles) (2007) y es una estructura de acero de 9 metros de diámetro que está atravesada por árboles que crecen a través de ella y la sostienen en el aire.
Galería de imágenes
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Animación de la rotación del C540
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Animación de la rotación del C60
Véase también
En inglés: Fullerene Facts for Kids
