22 3 化学結合と結晶
+45. 〈分子結晶〉
炭素の新たな同素体として1985年にフラ
ーレン C60 が発見された。
C60 は図1に示すような炭素原子60個
からなる球状分子である。 この分子は室温
において図2に示すような面心立方格子の
分子結晶をつくる。
図2で黒丸はC60 の中心位置を示す。 単
位格子の一辺の長さは1.4nmである。 Cso は結晶中において,それぞれの位置で高速
回転している。また,この面心立方格子には、4個の Coo で囲まれた位置Aと6個の
C6o で囲まれた位置Bの2種類の大きさの異なる隙間が存在し,その大きさに合わせて
アルカリ金属などの原子が収容される。C= 12. アボガドロ定数 6.0×1023 / mol
(1) フラーレン C60 分子結晶の単位格子 (図2) 中には何個の炭素原子が含まれている
図1
フラーレンC 60分子
A
B
図2
C60 分子結晶の単位格子
(2) フラーレン C60 分子結晶の密度 〔g/cm²] を有効数字2桁で求めよ。
(3)図2において, 位置 B と同等なすべての隙間に原子が1個ずつ収容されたとすると,
単位格子あたりに何個の原子が収容されるか。
[11 名古屋大改]