A descoberta do buckminsterfulereno (C60), mais conhecido por futeboleno, foi feita por acaso e é (mais) uma história interessante de cooperação entre cientistas. A existência do futebuleno foi proposta em 1970 pelo japonês Eiji Osawa. Mas só foi descoberto em 1985, por uma equipa de investigadores constituída por Harold Kroto (1939 – ), Robert Curl (1933 – ) e Richard Smalley (1943 – 2005).
Harold Kroto (à esquerda), Richard Smalley (ao centro) e Robert Curl (à direita). Crédito fotográfico: The Nobel Prize Foundation.
Harold Kroto (à esquerda), Richard Smalley (ao centro) e Robert Curl (à direita). Crédito fotográfico: The Nobel Prize Foundation.
Kroto queria estudar a formação de compostos constituídos por longas cadeias de átomos de carbono na atmosfera de estrelas gigantes ricas em carbono, para poder provar que os cianopolinos (moléculas de cadeia longa constituídas por carbono e azoto) se formavam na atmosfera estelar, no interior das estrelas.
Para prosseguir os seus estudos, Kroto tinha de recriar em laboratório as condições do interior de uma estrela, onde toda a matéria se encontra num estado especial chamado plasma. Curl, indicou a Kroto a existência de um aparelho, o laser-supersonic cluster beam apparatus (LSCBA), capaz de vaporizar qualquer material até ao estado de plasma. Quando o plasma arrefece formam-se clusters (conjuntos de átomos ligados entre si) que podem ser constituídos por centenas de átomos. O LSCBA foi desenvolvido por Smalley, com quem Curl trabalhava regularmente.
A Figura seguinte apresenta Smalley e o laser-supersonic cluster beam apparatus.
Para prosseguir os seus estudos, Kroto tinha de recriar em laboratório as condições do interior de uma estrela, onde toda a matéria se encontra num estado especial chamado plasma. Curl, indicou a Kroto a existência de um aparelho, o laser-supersonic cluster beam apparatus (LSCBA), capaz de vaporizar qualquer material até ao estado de plasma. Quando o plasma arrefece formam-se clusters (conjuntos de átomos ligados entre si) que podem ser constituídos por centenas de átomos. O LSCBA foi desenvolvido por Smalley, com quem Curl trabalhava regularmente.
A Figura seguinte apresenta Smalley e o laser-supersonic cluster beam apparatus.
A 1 de Setembro de 1985 Kroto, Curl e Smalley iniciaram a sua pesquisa na Universidade de Rice em Houston, no estado norte-americano do Texas. O trabalho experimental propriamente dito foi realizado por alunos de pós-graduação James Heath e Sean O’Brien. Consistiu em vaporizar grafite, substância constituída exclusivamente por carbono, utilizando o LSCBA e analisar os clusters obtidos.
Os investigadores verificaram que se formavam dois tipos de clusters, um constituído por 60 átomos de carbono (C60) e outro constituído por 70 átomos de carbono (C70). O mais comum era o C60. Uma análise mais cuidadosa confirmou que o cluster de C60 era muito estável, demasiado para ser uma cadeia (ou conjunto de cadeias) de átomos de carbonos.
Kroto, Curl e Smalley propuseram uma estrutura que explica a estabilidade do C60. Cada átomo de carbono estabelece ligações químicas com três átomos: duas ligações covalentes simples (em que é partilhado um par de electrões) e uma ligação covalente dupla (em que são partilhados dois pares de electrões). O resultado é um poliedro com 12 pentágonos e 20 hexagonos, a que deram o nome de buckminsterfulereno. Esta estrutura é igual à de uma bola de futebol.
A figura seguinte representa uma molécula de futeboleno. As bolas azuis representam átomos de carbono, as linhas vermelhas representam ligações simples e as linhas amarelas ligações duplas. Crédito: Boris Povzner.
Os investigadores verificaram que se formavam dois tipos de clusters, um constituído por 60 átomos de carbono (C60) e outro constituído por 70 átomos de carbono (C70). O mais comum era o C60. Uma análise mais cuidadosa confirmou que o cluster de C60 era muito estável, demasiado para ser uma cadeia (ou conjunto de cadeias) de átomos de carbonos.
Kroto, Curl e Smalley propuseram uma estrutura que explica a estabilidade do C60. Cada átomo de carbono estabelece ligações químicas com três átomos: duas ligações covalentes simples (em que é partilhado um par de electrões) e uma ligação covalente dupla (em que são partilhados dois pares de electrões). O resultado é um poliedro com 12 pentágonos e 20 hexagonos, a que deram o nome de buckminsterfulereno. Esta estrutura é igual à de uma bola de futebol.
A figura seguinte representa uma molécula de futeboleno. As bolas azuis representam átomos de carbono, as linhas vermelhas representam ligações simples e as linhas amarelas ligações duplas. Crédito: Boris Povzner.
O nome dado ao C60, buckminsterfulereno é uma homenagem ao arquitecto Richard Buckminster Fuller (1895-1983). As ideias deste arquitecto para a construção de cúpulas geodésicas serviram de inspiração para a estrutura proposta para o futeboleno.
Em geral o termo buckminsterfulereno não é muito utilizado: o termo mais comum em inglês é “buckyballs” e em Portugal é o futeboleno. Mas a referência a Buckminster Fuller mantém-se no nome dado à classe de substâncias a que o fetuboleno pertence, os fulerenos.
Consciente das características únicas do futeboleno a equipa de Kroto, Curl e Smalley, enviou a 12 de Setembro (8 dias depois da sua descoberta), um pequeno artigo para a revista Nature. O artigo foi publicado a 14 de Novembro de 1985. Em 1996 Kroto, Curl e Smalley receberam o Prémio Nobel da Química pela descoberta do futeboleno.
Fotografia de James Heath e Sean O’Brien, que embora tenham participado na descoberta do futeboleno não foram contemplados com o Premio Nobel. Fonte: Harold Kroto.
Em geral o termo buckminsterfulereno não é muito utilizado: o termo mais comum em inglês é “buckyballs” e em Portugal é o futeboleno. Mas a referência a Buckminster Fuller mantém-se no nome dado à classe de substâncias a que o fetuboleno pertence, os fulerenos.
Consciente das características únicas do futeboleno a equipa de Kroto, Curl e Smalley, enviou a 12 de Setembro (8 dias depois da sua descoberta), um pequeno artigo para a revista Nature. O artigo foi publicado a 14 de Novembro de 1985. Em 1996 Kroto, Curl e Smalley receberam o Prémio Nobel da Química pela descoberta do futeboleno.
Fotografia de James Heath e Sean O’Brien, que embora tenham participado na descoberta do futeboleno não foram contemplados com o Premio Nobel. Fonte: Harold Kroto.
Nota: O laser-supersonic cluster beam apparatus, foi desmontado alguns anos depois da descoberta do futeboleno. Segundo Smalley vários componentes do LSCBA foram então vendidos a outros grupos de investigação e a câmara onde foram realizadas as experiências foi vendida para a sucata. Smalley comentou com alguma nostalgia em 1997 “Agora não existem máquinas de raios supersónicos de nenhum tipo no [meu] laboratório. Os tempos mudam.”
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