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化学性质富勒烯是稳定的，但并不是完全没有反应性的。

石墨中sp杂化轨道是平面的，而在富勒烯中为了成管或球其是弯曲的，这就形成了较大的键角张力。

当它的某些双键通过反应饱和后，键角张力就释放了，如富勒烯的[6,6]键是亲电的，原子轨道上的变化使得该键从sp2的近似120°成为sp3的约109.5°，从而降低了C60球的吉布斯自由能而稳定。富勒烯即可以形成单加成产物，也可以形成多加成产物。 富勒烯化学是研究富勒烯的化学性质的科学。

功能化富勒烯从而调节其性质的需求促使人们在这个领域展开了大量的研究。例如，富勒烯的溶解度很差，而添加合适的官能团可以提高其溶解度。通过添加一个可以发生聚合的官能团，就可以获得富勒烯聚合物。富勒烯的功能化以分为两类：在富勒烯的笼外进行化学修饰；将分子束缚到富勒烯球内，也就是开孔反应。

因为这个分子的球形结构使碳原子高度棱锥体化，这对其反应活性有深远的影响。据估计，其应变能相当于80%反应热能。共轭碳原子平行性影响杂化轨道sp2，一个获得p电子的sp轨道。p轨道的互相连结扩大在外球面更胜于其内球（碳原子之间以sp杂化轨道连结，另一个p电子两两形成pi键，还有pi电子形成近似球的复杂pi-pi共轭体系），这是富勒烯是给电体的一个原因；另一个原因是，空的低能级pi轨道上。

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 各种富勒烯的结构

富勒烯是于1985年发现的继金刚石、石墨和线性碳(carbyne)之后碳元素的第四种晶体形态。

其中柱状或管状的分子又叫做碳纳米管或巴基管。C60分子具有芳香性，溶于苯呈酱红色。可用电阻加热石墨棒或电弧法使石墨蒸发等方法制得。C60有润滑性，可能成为超级润滑剂。

金属掺杂的C60有超导性，是有发展前途的超导材料。C60还可能在半导体、催化剂、蓄电池材料和等许多领域得到应用。C60分子可以和金属结合，也可以和非金属负离子结合。当碱金属原子和C60结合时，电子从金属原子转到C60分子上，可形成具有超导性能的MxC60，其中M为K，Rb,Cs；x为掺进碱金属原子的数目。

K3C60在18K以下是超导体，在18K以上是导体，掺进原子数可达6个，K6C60是绝缘体。C60是既有科学价值又有应用前景的化合物，在生命科学、***、天体物理等领域也有定的意义。

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富勒烯水具有的性。富勒烯水的性是人们所熟悉的如***A、C或E，以及天然类胡萝卜素、类黄酮等剂的成百上千倍。多年研究结果表明，含有小剂量水合富勒烯水的富勒烯水有着广泛而普遍的生物效应。

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CVD金刚石薄膜富勒烯的另一潜在的应用是它们可作为金刚石薄膜生长的均匀成核位置而起重要作用。

富勒烯材料的性质之一是它们在较低温度下升华，对于C60，其升华点大约是600℃，这使得富勒烯在不规则形状表面上的气体沉积覆盖相对来说很容易实现。

另外，由于富勒烯易溶于像苯和这样的极性有机分子溶剂，因而可以在室温下将复杂表面直接浸于制备好的溶液中，待溶剂挥发后就留下一层富勒烯分子薄膜。

金刚石薄膜在方面具有许多应用价值，如作为装甲车表面的抗冲击覆盖层，用于制成光学(X射线，粒子束)窗口，半导体晶片，高硬度表面齿轮，金刚石-纤维合成材料，以及高温和防辐射电子器件等。应用六：气体储存C60分子的结构比较特别，可以作为比金属及金属合金更加有效的吸氢材料。

目前，中美科学家研究发现了一种新型的具有储存氢气能力的材料“C60+Ca ”，它不仅能存储氢气，还能存储氧气。更优异的是，高压钢瓶存储气压力是63.9×10 Pa ，而60C存储氧气的压力仅仅是52.3×10 Pa . 在低压的条件下用C60存储大量的氧气对于、甚至商业发展都有巨大的作用 。