薄殼建筑

薄殼建筑是一種建筑類型。

薄殼就是利用了龜殼結(jié)構(gòu)原理，由于這種結(jié)構(gòu)的拱形曲面可以抵消外力的作用，結(jié)構(gòu)更加堅固。龜殼的背甲呈拱形，跨度大，包括許多力學(xué)原理。雖然它只有2 mm的厚度，但使用鐵錘敲砸也很難破壞它。建筑學(xué)家模仿它進(jìn)行了薄殼建筑設(shè)計。這類建筑有許多優(yōu)點(diǎn)：用料少，跨度大，堅固耐用。薄殼建筑也并非都是拱形，舉世聞名的悉尼歌劇院則像一組泊港的群帆 。2100433B

C60是一種碳原子簇，由¹⁴C標(biāo)記。它由60個碳原子構(gòu)成像足球一樣的32面體，包括20個六邊形，12個五邊形。這60個C原子在空間進(jìn)行排列時，形成一個化學(xué)鍵最穩(wěn)定的空間排列位置，恰好與足球表面格的排列一致。由于這個結(jié)構(gòu)的提出是受到建筑學(xué)家富勒（Buckminster Fuller）的啟發(fā)。富勒曾設(shè)計一種用六邊形和五邊形構(gòu)成的球形薄殼建筑結(jié)構(gòu)。因此科學(xué)家把C60叫做足球烯，也叫做富勒烯(Fullerence)。

在數(shù)學(xué)上，富勒烯的結(jié)構(gòu)都是以五邊形和六邊形面組成的凸多面體。最小的富勒烯是C₂₀，有正十二面體的構(gòu)造。沒有22個頂點(diǎn)的富勒烯。之后都存在C_2n的富勒烯，n= 12,13,14 ...。在之些小的富勒烯中，都存在著五邊形相鄰結(jié)構(gòu)。C₆₀是第一個沒有相鄰的五邊形的富勒烯，下一個是C₇₀。在更高的富勒烯中，普遍滿足孤立五邊形規(guī)則（Isolated pentagon rule,IPR），即在n>12時，不存在相鄰的五邊形結(jié)構(gòu)。

·原子雜化狀態(tài)

處于頂點(diǎn)的碳原子與相鄰頂點(diǎn)的碳原子各用近似于sp²雜化軌道重疊形成σ鍵，每個碳原子的三個σ鍵分別為一個五邊形的邊和兩個六邊形的邊。碳原子雜化軌道理論計算值為sp^2.28，每個碳原子的三個σ鍵不是共平面的，鍵角約為108°或120°，因此整個分子為球狀。每個碳原子用剩下的一個p軌道互相重疊形成一個含60個π電子的閉殼層電子結(jié)構(gòu)，因此在近似球形的籠內(nèi)和籠外都圍繞著π電子云。

下面給出其雜化軌道的理論計算過程：

根據(jù)雜化軌道的正交、歸一條件，兩個等性雜化軌道的的最大值之間的夾角θ滿足：

C₆₀的三個雜化軌道中均只有一個電子，為等性雜化軌道。由于無d 軌道參與雜化，故可以列式：

故碳原子采用的雜化方式理論計算值是sp^2.28。

因?yàn)镃₆₀是石墨、金剛石的同素異形體，因此有科學(xué)家聯(lián)想到用廉價的石墨作原料合成C₆₀，也有人想到它含有苯環(huán)單元的結(jié)構(gòu)，或許可以選用苯作原料合成C₆₀。這些設(shè)想最后都實(shí)現(xiàn)了。1000g苯可以制得3g C₇₀和C₆₀的混合物（它們的比率為0.26～5.7）。