優美生態環境保衛者2019-07-28 22:35:32

謝謝邀請。

題主的提問好像有點問題，足球烯是由60個碳原子組成的，而非碳-20。

1985年，美國萊斯大學的H。W。Kroto和R。E。Smalley等發現用鐳射束使石墨蒸發，用10大氣壓的氦氣產生超聲波，在噴咀上能生成性質十分穩定的一種新的碳的同素異形體。經過飛行時間質譜證實，它的組成主要是C60。

按照碳原子價鍵的要求，它以60個碳原子作為頂點，組成一個32面體。其中12個面是正邊形，20個面是六邊形。正好是一個削20面體的每個頂點，像足球一樣的多邊形體。在這樣的分子中，每個碳原子都滿足sp2雜化軌道的要求：與其它三個碳原子相連，等價地組成一個五元環和兩個六元環。由於它具有這種特殊結構，因此現在更形象地稱它為足球烯。

雖然用價層電子對互斥理論，得出SP2雜化軌道的形狀是正三角形，但分子形狀不一定是平面的，受孤電子對數的影響，分子形狀也有可能是V字型、正四面體或其他。

透過更加精密的計算，碳-60原子的雜化軌道理論計算值為sp2。28，每個碳原子的三個σ鍵不是共平面的，其鍵角約為108°或120°，因此整個分子呈現為球狀。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構，因此在近似球形的籠內和籠外都圍繞著π電子雲。