Il fullerene di Shungite e Richard Buckminster Fuller
Il "segreto" che conferisce alla Shungite tutte le sue incredibili proprietà non è una magia, ma una particolarissima molecola di carbonio chiamata FULLERENE DI SHUNGITE.
Vediamo di che si tratta.
Il carbonio è un elemento allotropico in quanto è in grado di esistere in forme diverse, cioè i suoi atomi possono combinarsi per dar luogo a molecole con caratteristiche diametralmente opposte tra di loro.
Nella seguente immagine si possono osservare 8 allotropi del carbonio:
fonte immagine wikipedia.org
a) diamante
b) grafite
c) lonsdaleite
d) fullerene di carbonio-60 (shungite) o buckminsterfullerene BUCKYBALL
e) fullerene C-540
f) fullerene C-70
g) carbone
h) nanotubulo strato singolo o BUCKYTUBE
Il carbonio di Shungite si differenzia dagli altri in quanto non è un cristallo, ma un amorfo (senza forma strutturata) a base di fullereni.
Quindi la Shungite è formata da diverse forme di carbonio comprese le sfere di carbonio (fullereni C-60) mentre gli altri materiali sono essenzialmente silicati e magnesio.
A noi, ovviamente, interessa il fullerene C-60 la cui unicità consiste nel fatto che la forma della molecola contiene frammenti con simmetria quintupla (pentagoni), che sono vietati dalla natura per i composti inorganici.
In particolare, si tratta di un icosaedro troncato realizzato in 20 esagoni e 12 pentagoni con un atomo di carbonio ai vertici di ciascun poligono e un legame lungo ogni bordo del poligono.
Ogni vertice di questa figura ha tre vicini prossimi. Ogni esagono confina con tre esagoni e tre pentagoni e ciascun pentagono confina solo con esagoni. Ogni atomo di carbonio nella molecola C60 si trova ai vertici di due esagoni e un pentagono ed è sostanzialmente indistinguibile dagli altri atomi di carbonio.
Gli atomi di carbonio formanti una sfera sono collegati tra di loro da un forte legame covalente. Lo spessore del guscio sferico è di 0,1 nm, il raggio della molecola C60 è di 0,357 nm. La lunghezza del legame C-C nel pentagono è di 0,143 nm e nell'esagono è pari a 0,139 nm.
La struttura che si forma è quindi un icosaedro troncato che ha 10 assi di simmetria di terzo ordine e 6 assi di simmetria di quinto ordine.
Questa forma è una dei 13 solidi archimedei:
La dimensione della molecola C-60 è di circa 0,71 nanometri.
Proprietà del Carbonio-60 |
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| Average C-C distance | 1.44 Å | |
| FCC Lattice constant | 14.17 Å | |
| C60 mean ball diameter | 6.83 Å | |
| C60 ball outer diameter | 10.18 Å | |
| C60 ball inner diameter | 3.48 Å | |
| Tetrahedral site radius | 1.12 Å | |
| Octahedral site radius | 2.07 Å | |
| Mass density | 1.72 g/cm3 | |
| Molecular density | 1.44 x 1021/cm3 | |
| Compressibility (-d in V/dP) | 6.9 x 10-12/cm3/dye | |
| Bulk modulus | 14 Gpa | |
| Structural phase transitions | 255K, 90K | |
| Binding energy per atom | 7.4 eV | |
| Electron affinity (pristine C60) | 2.65 eV | |
| Ionization potential (1st) | 7.58 eV | |
| Ionization potential (2nd) | 11.5eV | |
| Vol. Coeff. Of thermal expansion | 6.2 x 10-5 cm3/K | |
| Band gap (HOMO-LUMO) | 1.7 eV | |
| Spin- orbit splitting C (2p) | 0.0022 eV | |
| Velocity of sound vt | 2.1 x 105 cm/sec | |
| Velocity of sound vl | 3.6 x 105 cm/sec | |
| Debye temperature | 185 K | |
| Thermal conductivity (300 K) | 0.4W/mK | |
| Phonon mean free path | 50 Å | |
| Static dielectric constant | 4.0 – 4.5 | |
| Standard heat of formatio | 9.08 k cal mol-1 | |
| Index of refraction | 2.2 (600nm) | |
| Boiling point | Sublimes at 800K | |
| Resistively | 1014 ohms m-1 | |
| Vapor density | N/A | |
| Vapor pressure | 5 x 10-6 torr at room temperature | |
| Crystal form Hexagonal cubic | 8 x 10-4 torr at 800K | |
Fullerene Extract mixture (C60/C70) solubility: |
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Solvents that dissolve fullerenes are listed below in order of high solubility. |
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| 1. 1,2,4-trichlorobenzene | (20mg/ml) | |
| 2. carbon disulfade | (12mg/ml) | |
| 3. toluene | (3.2mg/ml) | |
| 4. benzene | (1.8mg/ml) | |
| 5. chloroform | (0.5mg/ml) | |
| 6. carbon tetrachloride | (0.4mg/ml) | |
| 7. cyclohexane | (0.054mg/ml) | |
| 8. n-hexane | (0.046mg/ml) | |
| 9. THF | (0.037mg/ml) | |
| 10.acetonitrile | (0.02mg/ml) | |
| 11.methanol | (0.9µg/ml) | |
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fonte: sesres.com/PhysicalProperties.asp |
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La scoperta dei fullereni
Per la prima volta la struttura del fullerene è stata identificata per la prima volta nel 1980 da Sumio Iijima con una immagine da microscopio elettronico nella quale si vede una forma detta di "cipolla bucky."
fullerene 3D
La prima molecola di fullerene che venne scoperta e catalogata e che poi diede il nome alla famiglia delle sfere allotropiche molecolari di carbonio, fu la buckminsterfullerene (C 60); questa scoperta è datata 1985 e fu portata avanti da un gruppo di scienziati quali .
Cinque anni dopo, nel 1985, fu annunciata una sensazionale scoperta.
Un gruppo di scienziati americani e britannici (tra cui Richard Smalley, Robert Curl, James Heath, Sean O'Brien e Harold Kroto presso la Rice University a Huston - Texas) coinvolti nello studio di polvere interstellare, era riuscito a sintetizzare in condizioni di laboratorio una nuova molecola di carbonio dalla forma super solida e stabile: i fullereni.
L'importanza di questa scoperta è che fino ad ora gli scienziati erano a conoscenza solo di tre strutture del carbonio: diamante, grafite e carbone.
La nuova molecola può tagliare il diamante come olio, rallenta la crescita delle cellule tumorali e, con una specifica lavorazione, si crea una sostanza che può rallentare l'attività del virus dell'AIDS.
La scoperta dei fullereni è stata una vera e propria rivoluzione nel campo delle nanotecnologie ed è stata dichiarata una scoperta sensazionale del XX secolo tanto che gli scienziati che la scoprirono hanno ricevuto il Premio Nobel per la chimica nel 1996.
Nel 1992, dopo la scoperta della molecola di fullerene in condizioni di laboratorio, il mondo è stato scosso da una nuova scoperta.
Il russo ex scienziato Semeon Tsipursky con il suo collega americano Peter Buseck hanno scoperto l'esistenza del fullerene C60 e C70 in Natura, mentre prima si pensava che fosse una molecola solo "artificiale".
Infatti, come souvenir della sua spedizione geologica di Semen Tsipursky in Carelia, prima di rientrare negli Stati Uniti portò con sé un piccolo pezzo di shungite in cui vi scoprirono i fullereni.
Gli scienziati hanno controllato le loro intuizioni nel grande laboratorio scientifico e dell'energia all'US Department of energy. Effettuando vari esperimenti Bob Hettich, lo scienziato del laboratorio, ha confermato la presenza di fullereni nella shungite, notando che avrebbe pensato di trovare tracce di meteoriti a causa della loro particolare composizione e il modo di formazione.
Richard Buckminster Fuller
Il nome FULLERENE fu un omaggio a Buckminster Fuller; da qui anche i termini Buckyballs e Buckytubes che si riferiscono, rispettivamente, alla sfera e al tubulo di carbonio.
Chi era Richard Buckminster Fuller?
Nato nel 1896 a Miltom (Massachusetts) è venuto a mancare a Los Angeles nel 1983. Buckminster è stato un architetto, un inventore, un designer, un filosofo, uno scrittore e anche conduttore televisivo negli USA; praticamente fu un genio e nel 2004 il servizio postale americano gli ha dedicato un francobollo per i suoi grandi contributi scientifici.
Da giovane sperimentò idee per costruire delle piccole barche a propulsione umana: questo gli diede una buona base di conoscenza dell'uso dei materiali, e delle tecnologie necessarie a lavorarli, e maturò in lui il desiderio di approfondire tali competenze. Fuller in seguito guadagnò una qualificazione da operatore di macchine ed imparò a lavorare su numerose macchine utensili per la lavorazione delle lamiere.
Fuller frequentò la Milton Academy in Massachusetts ed in seguito frequentò l'Università di Harvard, ma ne fu espulso due volte: la prima per aver dato spettacolo davanti ad un intero corpo di ballo, la seconda per la sua "irresponsabile mancanza di interesse".
Come dato a margine ricusò, e non si adattò mai all'ambiente delle cosiddette "fratellanze universitarie", tipiche di alcune università americane.
Nel 1927 a 32 anni vide sua figlia Alexandra morire di polmonite: per questo evento decise di trasformare la sua vita in "esperimento" da usare per scoprire cosa un singolo uomo può fare per cambiare il mondo e beneficare l'umanità intera.
Fuller accettò un incarico in un piccolo college in North Carolina. Lì sviluppò il concetto di cupola geodetica. Progettò il primo edificio a cupola, estremamente leggero, ma "in grado di sostenere il proprio peso", senza apparenti utilizzi pratici.
Il Governo capì l'importanza del progetto ed assunse Fuller per costruire cupole per le installazioni dell'esercito. Vennero costruite migliaia di queste cupole in pochi anni.
E' proprio per l'invenzione della cupola geodetica che al fullerene è stato dato questo nome:
I successivi cinquanta anni di Fuller sono documentati con cura in 28 diari: sono gli anni in cui crea le sue principali invenzioni nel campo dell'edilizia, del trasporto e delle costruzioni.
Con la piccola eredità della madre Fuller finanziò i suoi esperimenti.
Fuller ottenne 25 brevetti, e numerosi dottorati onorari. Il 16 gennaio, 1970 ricevette la Medaglia d'Oro dall'American Institute of Architects.
Il 23 febbraio 1983 fu premiato con la Medaglia presidenziale della libertà dal Presidente Reagan.
Morì a 88 anni, mentre sua moglie era in coma per un cancro: durante una visita in ospedale si alzò di colpo esclamando "Sta stringendomi la mano!".
Lo sforzo gli causò un attacco cardiaco e morì un'ora dopo. Sua moglie lo seguì 36 ore più tardi; iIl suo corpo è sepolto al Mount Auburn Cemetery vicino a Boston, nel Massachusetts.
