Поликатионы висмута

8 Кластер в [Bi 8 ](GaCl 4 ) 2 . Длина связей Bi–Bi составляет 3,07 Å. [ 1 ]
Поликатионы висмута представляют собой многоатомные ионы формулы Bi п +
х . Первоначально они наблюдались в растворах металлического висмута в расплавленном хлориде висмута . [ 2 ] С тех пор было обнаружено, что эти кластеры присутствуют в твердом состоянии, особенно в солях, где тетрахлорид или тетрахлоралюминат германия служат противоанионами, а также в аморфных фазах, таких как стекла и гели . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Висмут наделяет материалы множеством интересных оптических свойств, которые можно регулировать путем изменения материала основы. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] Часто встречающиеся структуры включают тригональную бипирамидальную структуру Bi. 3+
5 кластер, октаэдрический Bi 2+
6 кластер, квадратный антипризматический Bi 2+
8 кластер и трехглавый тригонально-призматический Bi 5+
9 кластер.
Известные материалы
[ редактировать ]Кристаллический
[ редактировать ]Металлические комплексы
[ редактировать ]Структура и связь
[ редактировать ]Поликатионы висмута образуются, несмотря на то, что они обладают меньшим количеством валентных электронов, чем казалось бы необходимым для количества сигма-связей . Формы этих кластеров обычно определяются правилами Уэйда , которые основаны на рассмотрении электронной структуры как делокализованных молекулярных орбиталей . В некоторых случаях связь также можно описать трехцентровыми двухэлектронными связями , например Bi 3+
5 кластер.
Было обнаружено, что кластеры висмута действуют как лиганды меди. [ 14 ] и рутений [ 15 ] ионы. Такое поведение возможно из-за довольно инертных неподеленных пар на каждом висмуте, которые возникают в основном из s-орбиталей, оставшихся вне связи Bi-Bi.
8 кластер. Локализации вокруг ядер розовые, а неподеленные пары — фиолетовые.
Оптические свойства
[ редактировать ]Разнообразие электронодефицитных сигма-ароматических кластеров, образованных висмутом, обусловливает широкий спектр спектроскопического поведения. Особый интерес представляют системы, способные к низкоэнергетическим электронным переходам, поскольку они продемонстрировали потенциал в качестве излучателей ближнего инфракрасного диапазона. Именно склонность электронодефицитного висмута образовывать сигма-делокализованные кластеры с небольшими зазорами HOMO/LUMO приводит к излучению в ближнем инфракрасном диапазоне. Это свойство делает эти виды потенциально ценными для области оптической томографии ближнего инфракрасного диапазона , которая использует окно ближнего инфракрасного диапазона в биологических тканях . [ 11 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Линдсё, Андреас Фишер, Мартин; Клоо, Ларс (1 февраля 2005 г.). «Усовершенствование и понимание изоляции поликатионов висмута из раствора бензола - определение монокристаллической структуры Bi 8 [GaCl 4 ] 2 и Bi 5 [GaCl 4 ] 3 ». Европейский журнал неорганической химии . 2005 (4): 670–675. дои : 10.1002/ejic.200400466 . ISSN 1099-0682 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Дэй, Грэм; Глейзер, Райнер; Симомура, Нориюки; Такамуку, Ацуши; Итикава, Кадзухико (17 марта 2000 г.). «Электронные возбуждения в гомополиатомных катионах висмута: спектроскопические измерения в расплавленных солях и исследование ab initio CI-Singles». Химия – Европейский журнал . 6 (6): 1078–1086. doi : 10.1002/(sici)1521-3765(20000317)6:6<1078::aid-chem1078>3.0.co;2-r . ISSN 1521-3765 . ПМИД 10785828 .
- ^ Фудзимото, Ясуси; Накацука, Масахиро (март 2001 г.). «Инфракрасная люминесценция кварцевого стекла, легированного висмутом» . Японский журнал прикладной физики . 40 (Часть 2, № 3Б): Л279–Л281. Бибкод : 2001JaJAP..40L.279F . дои : 10.1143/jjap.40.l279 . ISSN 1347-4065 . S2CID 250811099 .
- ^ Dianov, Evgenii M.; Dvoyrin, V. V.; Mashinsky, V. M.; Umnikov, A. A.; Yashkov, M. V.; Gur'yanov, A. N. (2005). "CW bismuth fibre laser". Quantum Electronics . 35 (12): 1083–1084. Bibcode : 2005QuEle..35.1083D . doi : 10.1070/qe2005v035n12abeh013092 . S2CID 250774487 .
- ^ Чжоу, Шифэн; Цзян, Нань; Чжу, Бин; Ян, Хученг; Да, Сун; Лакшминараяна, Гандхам; Хао, Цзяньхуа; Цю, Цзяньжун (9 мая 2008 г.). «Многофункциональное нанопористое кварцевое стекло, легированное висмутом: от сине-зеленых, оранжевых, красных и белых источников света до сверхширокополосных инфракрасных усилителей». Передовые функциональные материалы . 18 (9): 1407–1413. дои : 10.1002/adfm.200701290 . HDL : 10397/21390 . ISSN 1616-3028 . S2CID 136501137 .
- ^ Раздобреев Игорь; Эль-Хамзауи, Хишам; Бауманс, Жеро; Буазауи, Мохамед; Арион, Владимир Б. (01 февраля 2012 г.). «Фотолюминесценция золь-гель-заготовки кварцевого волокна, легированной висмутсодержащим гетеротрехъядерным комплексом» . Оптические материалы Экспресс . 2 (2): 205–213. Бибкод : 2012OMExp...2..205R . дои : 10.1364/ome.2.000205 . ISSN 2159-3930 .
- ^ Сунь, Хун-Тао; Ян, Цзюньцзе; Фудзи, Минору; Сакка, Ёсио; Чжу, Юфан; Асахара, Такаюки; Сирахата, Наото; II, Масааки; Бай, Чжэньхуа (17 января 2011 г.). «Высокофлуоресцентные алюмосиликатные наночастицы, легированные висмутом и покрытые кремнеземом, для биовизуализации в ближнем инфракрасном диапазоне». Маленький 7 (2): 199–203. дои : 10.1002/smll.201001011 . ISSN 1613-6829 . ПМИД 21213381 .
- ^ Цао, Ренпин; Чжэн, Цзяюй; Цю, Цзянжун, Циньюань (30 июля 2012 г.) «Сверхширокая инфракрасная люминесценция от клозо-дельтаэдрического би» . 3+
5 кластер в Bi 5 (GaCl 4 ) 3 " . Optics Express . 20 (16): 18505–18514. Bibcode : 2012OExpr..2018505C . doi : 10.1364/oe.20.018505 . ISSN 1094-4087 . PMID 23038400 . - ^ Сунь, Хун-Тао; Сюй, Бэйбэй; Ёнезава, Тецу; Сакка, Ёсио; Сирахата, Наото; Фуджи, Минору; Цю, Цзяньжун; Гао, Хун (28 августа 2012 г.). «Фотолюминесценция молекулярного кристалла Bi 5 (GaCl 4 ) 3 ». Транзакции Далтона . 41 (36): 11055–61. arXiv : 1205.6889 . дои : 10.1039/c2dt31167d . ISSN 1477-9234 . ПМИД 22864825 . S2CID 19202220 .
- ^ Jump up to: а б с Сунь, Хун-Тао; Сакка, Ёсио; Сирахата, Наото; Гао, Хун; Ёнезава, Тецу (6 июня 2012 г.). «Экспериментальные и теоретические исследования фотолюминесценции Bi 2+
8 и Би 3+
5, стабилизированный [AlCl 4 ] − в молекулярных кристаллах». Journal of Materials Chemistry . 22 (25): 12837. arXiv : 1202.5395 . doi : 10.1039/c2jm30251a . ISSN 1364-5501 . S2CID 95074461 . - ^ Jump up to: а б Сунь, Хун-Тао; Чжоу, Цзяцзя; Цю, Цзяньжун (2014). «Последние достижения в области фотонных материалов, активированных висмутом». Прогресс в материаловедении . 64 : 1–72. дои : 10.1016/j.pmatsci.2014.02.002 .
- ^ Коу, CY; Чжуан, Л.; Ван, GQ; Кюи, Х.; Юань, Гонконг; Тянь, CL; Ван, JZ; Чен, Х. (27 октября 2015 г.). "[TM 13 @Bi 20 ] − кластеры в трехоболочковой структуре икосаэдрической матрешки: бытие как суператомы». RSC Advances . 5 (112): 92134–92143. Bibcode : 2015RSCAd…592134K . doi : 10.1039/c5ra19194g . ISSN 2046-2069 .
- ^ Jump up to: а б Groh, Matthias F.; Isaeva, Anna; Frey, Christoph; Ruck, Michael (2013-11-01). "[Ru(Bi 8 ) 2 ] 6+ – Кластер в сильно неупорядоченной кристаллической структуре – ключ к пониманию координационной химии поликатионов висмута». Журнал неорганической и общей химии . 639 (14): 2401–2405. doi : 10.1002/zaac.201300377 . ISSN 1521 -3749 .
- ^ Книс, Максимилиан; Кайзер, Мартин; Исаева, Анна; Мюллер, Ульрике; Доерт, Томас; Рак, Майкл (2018). «Интерметаллоидный кластерный катион (CuBi 8 ) 3+ ". Химия – Европейский журнал . 24 (1): 127–132. doi : 10.1002/chem.201703916 . ISSN 1521-3765 . PMID 28977714 .
- ^ Groh, Matthias F.; Isaeva, Anna; Frey, Christoph; Ruck, Michael (2013-11-01). "[Ru(Bi 8 ) 2 ] 6+ – Кластер в сильно неупорядоченной кристаллической структуре – ключ к пониманию координационной химии поликатионов висмута». Журнал неорганической и общей химии . 639 (14): 2401–2405. doi : 10.1002/zaac.201300377 . ISSN 1521 -3749 .