Fullerènes C60 et C70

Les fullerènes sont des molécules de carbone dont la forme peut être proche d'une sphére, d'un ellipsoïde, d'un tube ou d'un anneau. Ils sont composés d'anneaux hexagonaux (comme le graphite) mais aussi d'anneaux pentagonaux qui donnent la possibilité de structures fermées. Molécules naturelles (on les trouve dans la suie), ils ont été identifiés en 1985 par H Kroto, R Curl et R Smalley qui ont obtenu le prix Nobel de Chimie en 1996 pour cette découverte.

Les atomes représentés en noir sont en avant du plan de projection et ceux représentés en rose sont en arrière de ce plan.

Fullerène C60.

C'est la forme de fullerène la plus stable.
Cette molécule est composée de 60 atomes de carbone formant 20 hexagones et 12 pentagones, avec un atome de carbone au sommet de chaque polygone et une liaison à chaque côté du polygone.
Chaque hexagone est adjacent à 3 hexagones et à trois pentagones. Chaque pentagone est entouré par 5 hexagones.
C'est la forme des ballons de football modernes à panneaux cousus.

La symétrie de la molécule est Ih (groupe de l'icosaèdre).
On trouve 12 A5, 20 A3, 15 A2, l'inversion et les éléments impropres associés.


Fullerène C70.

Cette molécule est composée de 70 atomes de carbone formant 25 hexagones et 12 pentagones, avec un atome de carbone au sommet de chaque polygone et une liaison à chaque côté du polygone.

La forme générale est celle d'un ellipsoïde ou d'un ballon de rugby.

On peut considérer que cette forme dérive du C60 par adjonction de 10 atomes dans un plan normal à l'axe 5.

Dans le programme, l'axe 5 est orienté suivant Ox. Prendre θ = 0° et faire varier φ pour placer Ox dans le plan de figure.

La symétrie de la molécule est D5h

 


Le repère utilisé dans l'applet ne permet de bien visualiser tous les éléments de symétrie.
Essayer de construire la projection stéréographique du C60 à partir de cette photographie d'un modèle en carton dont les axes sont confondus avec des axes binaires. Noter que les pôles sont contenus dans les miroirs.