Moléculas balón

El carbono es un elemento curioso. Se presenta en formas y colores diversos. Quizá los más comunes son sólidos negros (coke, grafito) pero también se puede presentar como el cristalino y duro diamante. Efectivamente, los diamantes están pura y simplemente formados por átomos de carbono. Claro está que en los diamantes esos átomos de carbono están ordenados de una forma muy especial, que sólo se consigue bajo presiones muy altas. Así que en este caso esas piedras tan preciosas son escasas y caras no debido a su composición sino a las extrañas condiciones bajo las que se forman. En cualquier caso el grafito es un material muy común y barato que se puede encontrar en las minas de los lápices. Los cristales de diamante son tan escasos y difíciles de extraer que llegamos a pagar el equivalente de muchos, muchos, muchos lápices para conseguir uno y usarlo en rituales de apareamiento.
En el grafito los átomos de carbono forman capas en las que cada átomo está rodeado por otros tres átomos idénticos a él formando una estructura hexagonal. En el diamante cada átomo de carbono está enlazado a cuatro vecinos iguales dispuestos en forma de tetraedro.
La estructura de cada uno de estos dos materiales, es decir, el orden interno de sus átomos, es lo que determina sus propiedades. El enlace en tres dimensiones de los átomos de carbono en el diamante da lugar a una estructura más robusta y por tanto a cristales más duros que en el caso del grafito. En este último el enlace se limita a las dos dimensiones de las capas, que pueden deslizarse fácilmente entre sí lo cual da lugar a un material blando que se usa como lubricante sólido.
Todo esto se sabe desde hace ya muchos años. Pero hace poco el carbono irrumpió con fuerza de nuevo en el mundo de los materiales gracias a una aparición estelar con nuevas ropas. En 1985 se descubrió una nueva forma del carbono (de hecho una familia entera de nuevas formas). El primer miembro de esta familia y el mejor conocido es una forma con estructura esférica, compuesta por 60 átomos de carbono, y que se muestra en la siguiente figura:

Esta bola de fórmula C60 se conoce también como "buckminsterfullereno" o simplemente "fullereno" (pronunciado 'fulereno') en honor del ingeniero americano R. Buckminster Fuller. Fuller había diseñado, ya en 1967, para la EXPO en Montreal, una cúpula geodésica en la que usaba elementos hexagonales junto con alguno pentagonal para curvar la superficie.

La molécula de fullereno es verdaderamente un asombroso conjunto de 60 átomos de carbono (esferas azules en el dibujo de arriba), todos ellos equivalentes, indistinguibles, cada uno enlazado a otros tres carbonos, como en el grafito, pero con una topología peculiar, formando parte de dos hexágonos y un pentágono que da lugar a una estructura cerrada.

Pabellón de Estados Unidos en la Expo de Montreal de 1967

Esta nueva forma del carbono se puede aislar a partir del hollín que se produce al hacer saltar un arco eléctrico entre dos electrodos de grafito. Algo así como un experimento de relámpagos a escala de laboratorio. Es QUÍMICA A ALTAS TEMPERATURAS que da lugar a MOLÉCULAS CALENTITAS !. Otros fullerenos y materiales similares han seguido al C60 en los titulares, entre ellos el C70, una molécula con forma de balón de football americano, también estructuras de capas concéntricas como las cebollas y nanotubos cilíndricos (tubos de dimensiones en nanometros, es decir 0.000000001 metros). La historia de los fullerenos es un ejemplo perfecto de un extraordinario nuevo producto químico, fruto de una excelente investigación básica, que ha dado lugar a un nuevo campo de la investigación química y al desarrollo de nuevos materiales que encontrarán sin duda numerosas aplicaciones en toda clase de dispositivos de alta tecnología.
Y ¿qué decir de su curiosa forma? . Bueno... podemos asegurar que Buckminster Fuller no fue la única persona capaz de combinar sabiamente hexágonos y pentágonos para formar una esfera. Algún otro humano anónimo ya tuvo la misma idea porque el C60 es ¡ exactamente idéntico a un balón de fútbol !