Até 1985, somente a grafite, o diamante e o carvão eram conhecidoscomo formas alotrópicas do carbono (alotropia é o fenômeno que ocorrequando um elemento químico forma duas ou mais substâncias simplesdiferentes). No entanto, em setembro deste mesmo ano, um grupo decientistas liderados por H.
W. Kroto e R. E. Smalley lançaram laser em grafite a mais de 104 °Ce verificaram em espectrometria de massa que o produto continha umasérie de moléculas com número de átomos de carbono de 44 a 90. Aconcentração de moléculas variava, mas a de 60 carbonos era a de maiordestaque.
Este experimento mostrou a descoberta da nova forma alotrópica docarbono. Graças a este experimento, em 1996 Kroto, Smalley e Curlganharam o prêmio Nobel de química.
A denominação fulereno é uma homenagem ao arquitetoR. Buckminster Fuller que construiu e popularizou as cúpulasgeodésicas, que usam o mesmo princípio na aparência.
Os fulerenos são moléculas estruturadas na forma de"gaiolas", ou seja, elas têm a forma fechada em si. Os fulerenos sãoconstituídos por uma rede formada por pentágonos e hexágonos, fechandoassim a "esfera". Cada carbono de um fulereno está hibridizado em sp eforma ligações sigma (ligação simples) com três outros átomos decarbono, restando um elétron de cada carbono, que fica deslocalizadonum sistema de orbitais moleculares que atribui à molécula o caráteraromático.
Os fulerenos possuem quantidades diferentes deátomos de carbono, podendo ser formados por 20, 60, 70, 100, 180, 240 eaté 540 átomos de carbono. É comumente falado do C60 e também do C70,pois estes foram os primeiros a serem descobertos e também são os maiscomuns, mas os outros também têm importância na classe dos fulerenos.
Os fulerenos como dito anteriormente, sãoestruturados na forma de "gaiolas", ou esferas ocas, que são formadaspor anéis de 5 e 6 átomos de carbono, sendo estas estruturas bastanteestáveis, sendo possível encontrá-las na natureza, como mais uma formaalotrópica do carbono.
Estes compostos possuem a capacidade de "aprisionar" átomos oumoléculas de gases em seus interiores. Um exemplo é o aprisionamento dohélio e do argônio no interior de um tipo de fulereno, que foiencontrado, sendo que os gases guardavam todas as características dosisótopos presentes.
Para uma molécula "entrar" dentro da estrutura dos fulerenos énecessário que ela possua uma determinada quantidade de energia, poisela tem que romper a resistência provocada pelos elétrons livres daestrutura. Quando estas moléculas estão no interior da estrutura, elasnão conseguem mais sair.
Quando ocorre a penetração de átomos de metais no interior dosfulerenos, ocorre então a formação de sais, os chamados, bucketos, quepossuem faces metálicas.
Os fulerenos purificados têm uma grande atratividade no quese refere à cor. O C60, por exemplo, é um sólido com cor de mostarda equando dissolvido em solução de hidrocarbonetos aromáticos, como obenzeno, a solução possui uma coloração magenta, avermelhada. Já o C70possui uma coloração marrom avermelhada e em solução tem a cor vermelhovinho. O C76, C78 e C84 são amarelos.
Atualmente muitos compostos de fulerenos são conhecidos e estudados,tais como os bucketos citados acima e os fulerois, C60(OH)n (n=24-26),entre outros compostos.
O carbono pode existir em pelo menos seis formas cristalinas de cadeias carbônicas infinitas: grafites a e b, diamante, lonsdaleita (diamante hexagonal), caoita e carbono(VI), das quais a grafite a (hexagonal) é a mais estável a temperaturas e pressões normais. Essas formas alotrópicas diferem ou no ambiente de coordenação dos átomos de carbono ou na seqüência de empacotamento de camadas na rede cristalina; essas diferenças determinam importantes diferenças nas propriedades físicas e químicas dos alótropos.
Os fulerenos são sólidos pretos; dissolvidos em solventes apropriados, formam soluções coloridas (C60, magenta; C70, vinho; C76, amarelo/verde). A exploração de suas propriedades fotofísicas e eletroquímicas pode se provar útil. O C60 absorve luz visível, formando uma espécie excitada, *C60. Essa espécie absorve mais luz (é mais preta) do que o C60, o que significa que a solução de C60 funciona como um limitador ótico (materiais que limitam a intensidade de luz transmitida a um valor máximo, convertendo em calor a luz em excesso). Se filmes finos de C60 puderem ser depositados sobre vidro e se comportarem como limitadores óticos, ele poderá ser usado para proteger equipamentos sensíveis (inclusive o olho humano) de superexposições acidentais a raios de luz (de lasers, por exemplo).