الفولرينات

2011 الكيمياء العضوية

مارتن گلويز

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

إن الفولرينات، التي تمثل الشكل الثالث من أشكال الكربون، هي أيضاً من الموصلات، لكن الطريقة التي تتحرك فيها إلكتروناتها بحرية تختلف عن متآصلات الكربون الأخرى. لذلك فإن النظر إلى بنية الفولرينات يساعدنا أيضاً على فهم خواص المركّبات العضوية.تتكوّن الفولرينات عند احتراق مركّبات الكربون.

إن هذه الجزيئات هشة، وسرعان ما تنفصل عن بعضها في الظروف العادية وتشكل مواداً شبيهة بالسخام. يضم أصغر وأبسط فولرين 60 ذرّة كربون، وصيغته هي (C60). تم اكتشاف هذا الفولرين لأول مرة في عام (1985)، وأُطلق عليه اسم «باكمينسترفولرين» نسبة إلى مصمم القباب الجيوديسية، التي تشبه «الفولرين» من حيث الشكل (انظر الإطار على الصفحة 14). ويُشار الآن إلى جميع بُنى الكربون المشابهة باسم «الفولرينات»، وأُطلق على صيغة (C60) لقب «كرة باكي».

ترتبط كل ذرّة كربون في «كرة باكي» والفولرينات الأخرى أيضاً بثلاث ذرّات كربون أخرى، يتكوّن معظمها ضمن أشكال سداسية بالطريقة ذاتها المتبعة في صفائح الجرافيت، ولكن في بعض الحالات فقط تكوّن ذرّات الكربون أشكالاً خماسية (أشكال لها خمسة سطوح). تلتف هذه الصفيحة المؤلفة من مسدسات ومخمسات مترابطة على شكل كرة.على عكس الماس والجرافيت، فإن ذرّات الكربون في الفولرينات لا تكوّن رابطة رابعة، وبدلاً من ذلك، فإن الإلكترونات الإضافية غير المترابطة من كل ذرّة تصبح مشتركة فيما بينها جميعاً، مكوّنة بذلك «سحابة» من الإلكترونات المنتشرة بالتساوي على سطح الكرة، وتتمتع

الإلكترونات في هذه «السحابة» بحرية الحركة وتوصيل التيار الكهربائي. وهناك آمال بأن تصبح الفولرينات ذات فائدة عظيمة في المستقبل. وقد تم إنتاجها على شكل أنابيب دقيقة جداً تسمى «أنابيب النانو» .

وربما نتمكن ذات يوم من صنع أنابيب وأسلاك من الفولرينات داخل الآلات الدقيقة، للاستفادة من خاصية الفولرين المتمثلة بأنه مجوّف وقادر على احتجاز ذرّات أخرى في داخله من دون أن تترابط بالفولرين، وبالتالي لا تشكل معه أي مركّب. ولقد اضطر الكيميائيون إلى ابتكار طريقة جديدة لوصف هذا النوع من الترتيب. وتكتب ذرّة الهليوم (He) داخل «كرة باكي» على النحو التالي (He@C60).