Fullerenos

Fullerenos
FULLERENOS
El carbono siempre ha tenido una gran influencia en el desarrollo de los seres
vivos, ya sea como medio que los rodea, o incluso en los seres mismos. A medida
que el tiempo pasa, más misterios del enigmático elemento conocido como el
carbono se van desvelando, pero, sin duda alguna esta nueva forma del elemento
de la vida, es, y será un gran avance para nosotros en el ámbito de desarrollo.
Este
tipo de compuestos se les conoce como Fullerenos. Incluye su
descubrimiento, características y aplicaciones
Los Fullerenos son la tercera forma alotrópica del carbono, junto con el diamante y
el grafito, pero, no es si no, hasta mediados de la década de 1980, cuando un
grupo de investigadores guiados por Richard Smalley, y Robert Curl de la Rice
University en Houston, y Harry Kroto de la University of Sussex en Inglaterra
vaporizaron grafito con un pulso intenso de láser y utilizaron un flujo de helio
gaseoso para llevar al carbono vaporizado a un espectrómetro de masas , donde
se mostró picos que correspondían a un cúmulo de átomos de carbono, pero
había un pico en especial el cual correspondía a moléculas formadas de C 60 ,
entonces el grupo propuso una forma de carbono formada por moléculas de C 60
que formaban una “pelota” con 32 caras , las cuales 12 eran pentágonos, y las
demás hexágonos, la forma era idéntica al domo geodésico inventado por el
ingeniero
y
filósofo
estadounidense
R.
Buckminster
Fuller,
desde
su
descubrimiento, se han descubierto otras moléculas relacionadas de átomos de
carbono, los cuales se conocen como Fullerenos.
Los Fullerenos pueden variar con respecto a la cantidad de átomos de carbono
que contienen, el más pequeño de estos llamado C 20 el cual fue detectado en el
año 2000, tiene forma de pelota y es mucho más reactiva que los fullerenos
largos.
Los Fullerenos más comunes son C 60 y C70, El primero de estos, es llamado
buckminsterfullereno o Buckybola
Con su forma, ya sea de bola, de pelota de futbol (esta es razón por la que
también el buckminsterfullereno, también es llamado Futboleno), de tubo, o de
elipsoide, los Fullerenos comparten muchas características (aunque
los que
tienen forma de tubo son integrados por Fullerenos polimerizados), como su
insolubilidad en compuestos polares como el agua (sin embargo pueden formar
mezclas coloidales), además de ser la única forma alotrópica del carbono la cual
es soluble en compuestos orgánicos como: tetrahidrofurano, ciclohexano, tolueno,
n-Hexano, cloroformo, acetonitrilo, disulfuro de carbono, metanol, benceno, 1,2,4triclorobenceno, etc. Así como la superconductividad.
Cada átomo de carbono, puede enlazarse con otros 4 átomos formando enlaces
covalentes (la mayoría de las veces), sin embargo en los fullerenos este puede
enlazarse con tres átomos, esto no significa que el átomo de carbono cambie, si
no, que los fullerenos tienden a formar 3 enlaces, dos sencillos y uno doble (dos
enlaces sencillos unidos), así obteniendo el total de enlaces que normalmente
tiene el carbono.
Tienen muchas aplicaciones en la física, en la química, en la industria y en la
medicina.
Un ejemplo es la ya antes mencionada superconductividad, en donde, al introducir
un metal alcalino como el potasio dentro de cristales de C 60, fundiéndolos, y luego
enfriándolos a una temperatura cercana de 18ºK logran una resistencia eléctrica
de cero, por la causa de que los electrones extra que el compuesto gana por la
pérdida del electrón del metal alcalino, esto debido a que el complejo de los
fullerenos puede aceptar electrones, pero difícilmente cederlos.
Los complejos AxC60 donde Ax , es un metal alcalino forman una serie de mezclas
con fases estables cuando x = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 y cuando x presenta números
impares tienden a la superconductividad.
El K3C60 es el fullereno intercalado mas estudiado, el cual, cuando está a duras
temperaturas de 18ºK este entra en estado de superconductividad. A temperatura
ambiente, su banda de conductividad es estrecha, esto debido a un grado de
desorden en el arreglo de los átomos de potasio (K), en la cual cambian sus
propiedades, por lo tanto su resistencia en el estado metálico incrementa
conforme aumenta el desorden en el arreglo de los átomos de potasio.
En la química se pueden usar para aislar átomos de otros elementos dentro de las
esferas de los Fullerenos para conservarlos.
Igualmente existe la combinación de polímeros con C 60 logrando aumentar su
resistencia, dureza y aligerar enormemente su peso, o creando lubricantes ideales
en donde la fricción es mínima. Hay 2 formas conocidas para la preparación de 2
tipos de polímeros que contienen fullerenos, la primera se basa en reacciones de
fullerenos y derivados de estos con polímeros, como resultado, el fullereno es
incorporado al polímero vía enlace covalente, la segunda forma es la introducción
mecánica de fullerenos a los polímeros (dope), sin formar enlace covalente. En
algunos experimentos, los compuestos modificados con fullerenos, muestran una
mejora sustancial, en las características del fullereno o incluso la aparición de
nuevas propiedades como una mejor solubilidad en ambientes orgánicos, claro
que ambos tipos de polímeros que contienen fullerenos tienen sus propias
características, pero dependiendo de su esperada aplicación, pueden ser
consideradas como ventajas o desventajas.
En la industria se les esta dando uso para crear paneles solares orgánicos, o
baterías con mas superficie entre las moléculas de los reactivos para almacenar
mayor cantidad de carga, se basan en una doble capa de materiales orgánicos
que donan y aceptan electrones, como en lo antes mencionado, se pueden usar
fullerenos, principalmente C60 y C20, debido a su buena capacidad para aceptar
electrones.
En la medicina se usan como antioxidantes, en donde los compuestos con
Fullerenos se usan para atrapar radicales libres, creando así antioxidantes, al
igual que como antivirales, donde estos compuestos son capaces de incorporarse
a los virus y desactivarlos.
Aunque los Fullerenos han demostrado ser tóxicos cuando son ingeridos,
probándose primero en peces, los cuales murieron de daño celular en el tejido
cerebral, al igual que una inflamación en el hígado.
Otra forma de los Fullerenos, la cual unos autores la consideran como parte de
estos, o como compuestos muy similares son los nanotubos de carbono, las
cuales consisten en capas muy sencillas o múltiples de carbono enrolladas de
forma cilíndrica.
Conclusión:
Los Fullerenos son la tercera y más reciente forma del carbono, la cual aun tiene
muchos misterios por resolver, ha presentado una gran variedad de usos y
aplicaciones benéficas, tanto en la física, química, industria y medicina.
Se siguen haciendo investigaciones sobre los fullerenos hasta el punto de
encontrar el modo de desactivar virus, esto es muy beneficioso, por que los virus
siempre son cambiantes, así que con esto se podrían inventar vacunas para las
personas y así acabar con estos, aunque suena un poco contradictorio por los
riesgos que conlleva la ingesta de estos como los daños mencionados.
También han evolucionado al punto de combinar estos con otros materiales para
darles nuevas propiedades fisicoquímicas y crear nuevos compuestos como son
los modernos, muy resistentes y ultralivianos plasticos, los cuales, aunque solo se
usan para proyectos militares y de gobierno, en un futuro no muy lejano servirán
para el uso doméstico.
También son un gran futuro para la industria eléctrica por el uso de loos
superconductores, aunque presenta desventajas como la baja temperatura que se
tiene que mantener el compuesto para obtener el grado de superconductividad.
Además de los paneles solares orgánicos, con los cuales se dejaría de depender
de los combustibles de origen fósil y aprovechar la energía de un recurso
“inagotable” como lo es el sol, sin emitir contaminantes, para no dañar la capa de
ozono y lograr que los seres vivos no se vean afectados por el cambio climático.
Otra aplicación práctica, y la mas reciente ha sido para la otra forma de los
fullerenos como nanocatalizadores, donde se llevan reacciones químicas a un
nivel atómico provocando cambios. Aunque no se tiene mucha información, esto
puede llevar a un nuevo nivel en cuanto a la química a niveles microscópicos.
A pesar de su “juventud”, ha presentado un enorme cambio en la química, y
aunque no muchos los conocen, no pasará mucho tiempo para que hagan un
increíble cambio en el mundo y su nombre sea conocido por todas las personas
no nada mas dentro de los químicos, ingenieros químicos, en materiales y otros.
Hay que seguir investigando lo más a fondo que se pueda sobre ellos para hacer
un gran cambio, y quitar las limitaciones que estos tienen, para asi conseguir un
desarrollo mejor y un futuro mejor.
Bibliografías:
http://www.bibliocatalogo.buap.mx:2175/content/2t6306482737088g/fulltext.pdf
Características de los polímeros dopados con fullerenos
http://es.wikipedia.org/wiki/Fullereno
Fullerenos
http://www.bibliocatalogo.buap.mx:2299/pdf-preview.axd?
code=k7853876h0484218&size=largest
Producción de fullerenos con láser
http://www.bibliocatalogo.buap.mx:2175/content/q670022500w57552/fulltext.pdf
Superconductividad de los fullerenos
http://www.bibliocatalogo.buap.mx:2175/content/2q17750u67075413/fulltext.pdf
Propiedades Moleculares de complejos de c60 en soluciones de ciclopolimeros
http://www.bibliocatalogo.buap.mx:2175/content/3038w16556r67755/fulltext.pdf
Química fullerenos
QUÍMICA LA CIENCIA CENTRAL, Theodore L. Brown, H. Eugene LeMay, Jr.
Bruce E. Bursten, Catherine J. Murphy, 11ª Ed., Pearson Education pp. 468, 961
Nota: los artículos de los links vienen en inglés, para acceder se tiene que ser
estudiante o trabajador de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla