フラーレンのドープについて

質問

・カリウムをフラーレン（C60）分子結晶にドープしたとき、予想される組成とその理由を書け。
という質問なんですが、フラーレンは室温で面心立方格子を形成し、カリウムのイオン半径が133pm、フラーレンの四面体空隙、八面体空隙の大きさがそれぞれ約112pm、207pmであるため、カリウムは八面体空隙に入ると考え、面心立方格子あたりの八面体空隙の数は4であるため、K4C60であると予想しました。
しかし、さまざまなサイトを見たところ、どうやらK3C60という組成になるようなのです。
これはなぜなのでしょうか？
理由を教えていただければ幸いです。

回答No.2

noname#62864 · ベストアンサー

K3C60は面心立方格子のようですね。
http://www.chem.t.u-tokyo.ac.jp/appchem/labs/kitazawa/Fullerene/kagou.html

こちらに出ている図で、金属をすべてカリウムにしたものが、K3C60の結晶構造と一致すると思います。
対称性に若干の疑問がありますが。
http://www.mcr.nuap.nagoya-u.ac.jp/takata/article_1.html

また、こちらで、「ake a virtual tour inside the various doped C60 structures! 」の所にも図が出ています。一部でプラグインが必要です。gif版もありますが、これでは内部がよくわかりません。
http://buckminster.physics.sunysb.edu/

このようになる理由に関しては、よくわかりませんが、NaCl型の結晶格子（すなわちKC60）の内部の隙間に余分の2個のKが入り込んでいる形のようです。すなわち、面心立方格子の内部の隙間に２原子のKが取り込まれているという感じだと思います。

お礼

丁寧な説明とサイトを紹介していただき、ありがとうございました。参考にして、何とか考えてみます。

回答No.1

noname#160321

一つお聞きします。
>フラーレンは室温で面心立方格子を形成し
とありますが、ドープされたときに結晶系が変わらないという保証はどこかにあるのでしょうか。
お調べになったＫ3Ｃ60のサイトにはどの様な結晶系が示されていたでしょうか。
お教え下さい。
m(_ _)m

お礼

>ドープされたときに結晶系が変わらないという保証はどこかにあるのでしょうか。
同様のことを考えて検索したのですが、見つからなかったのです。
>お調べになったＫ3Ｃ60のサイトにはどの様な結晶系が示されていたでしょうか。
私が見たところでは、そもそも、フラーレンにカリウムをドープすればK3C60ができる、という程度のことしか書かれていなかったので、なぜか、またその構造も分かりません・・・