Jump to content

Суператом

В химии суператом это любая группа атомов , обладающая некоторыми свойствами элементарных атомов. [1]

натрия Атомы при охлаждении из пара естественным образом конденсируются в кластеры, предпочтительно содержащие магическое число атомов (2, 8, 20, 40, 58 и т. д.), причем самый внешний электрон каждого атома попадает на орбиталь, охватывающую все атомы в кластер. В этой новой схеме подсчета суператомы имеют тенденцию вести себя химически так, чтобы иметь закрытую оболочку из электронов. [ нужна ссылка ]

Алюминиевые кластеры

[ редактировать ]

Некоторые алюминия кластеры обладают свойствами суператома. Эти кластеры алюминия образуются в виде анионов ( Al
n
с n = 1, 2, 3, … ) в газообразном гелии и прореагировал с газом, содержащим йод. При масс-спектрометрическом анализе одним из основных продуктов реакции оказывается Al.
13
13Я
. [2] Эти кластеры из 13 атомов алюминия с добавленным дополнительным электроном, по-видимому, не реагируют с кислородом , когда он вводится в тот же газовый поток, что указывает на галогеноподобный характер и магическое число в 40 свободных электронов. Такой кластер известен как супергалоген . [3] [4] [5] [6] Кластерный компонент в Al
13
13Я
Ион похож на иодид- ион или, еще лучше, на бромид -ион. Соответствующий Ал
13
13Я
2
Ожидается, что кластер будет вести себя по химическому составу как трииодид -ион. [2]

Аналогичным образом было отмечено, что Ал
14
кластеров с 42 электронами (на 2 больше, чем магические числа), по-видимому, проявляют свойства щелочноземельного металла , который обычно принимает +2 валентных состояния. Известно, что это происходит только в том случае, если к Al присоединено не менее 3 атомов йода.
14
кластер, Ал
14
я
3
. Анионный кластер имеет в общей сложности 43 коллективизированных электрона, но каждый из трех атомов йода удаляет по одному из коллективизированных электронов , оставляя 40 электронов в желеобразной оболочке. [7] [8]

Особенно легко и надежно изучать атомные кластеры атомов инертного газа с помощью компьютерного моделирования, поскольку взаимодействие между двумя атомами можно очень хорошо аппроксимировать потенциалом Леннарда-Джонса . Другие методы легко доступны, и установлено, что магическими числами являются 13, 19, 23, 26, 29, 32, 34, 43, 46, 49, 55 и т. д. [9]

Другие кластеры

[ редактировать ]
  • Li(HF) 3 Li = (HF) 3 внутри заставляет 2 валентных электрона Li вращаться вокруг всей молекулы, как если бы это было ядро ​​атома. [12]
  • Li(NH 3 ) 4 = Имеет один диффузный электрон, вращающийся вокруг Li(NH 3 ) + 4 ядро, т.е. имитирует атом щелочного металла. [13] [14]
  • Be(NH 3 ) 4 = Имеет два диффузных электрона, вращающихся вокруг Ядро Be(NH 3 ) 2+ 4 , т.е. имитирует атом He. [15] [14]

Суператомные комплексы

[ редактировать ]

Комплексы суператомов представляют собой особую группу суператомов, которые имеют металлическое ядро, стабилизированное органическими лигандами. В кластерных комплексах золота, защищенных тиолатом, можно использовать простое правило подсчета электронов для определения общего числа электронов ( n e ), которые соответствуют магическому числу, посредством:

где N — количество атомов металла (A) в ядре, v — валентность атома, M — количество электроноакцепторных лигандов, а z — общий заряд комплекса. [19] Например, Au 102 (p-MBA) 44 имеет 58 электронов и соответствует магическому числу закрытой оболочки. [20]

Комплексы суператомов золота

[ редактировать ]
  • Au 25 (SMe) 18 [21]
  • Au 102 (п. МВА) 44
  • Ау 144 (СР) 60 [22]

Другие комплексы суператомов

[ редактировать ]
  • Ga 23 (N(Si(CH 3 ) 3 ) 2 ) 11 [23]
  • Ал 50 5 (СН 3 ) 5 ) 12 [24]
  • Re 6 Se 8 Cl 2 – в 2018 году исследователи получили чешуйки этого сверхатомного материала толщиной 15 нм. Они ожидают, что монослой будет суператомным двумерным полупроводником, и предлагают новые двумерные материалы с необычными, настраиваемыми свойствами. [25]
  • Суператомы на основе органо-цинтла:[ Ge 9 (CHO) 3 ] и [ Ge 9 (CHO) ] [26]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Арияратна, Исуру Р. (21 декабря 2021 г.). «Суператомные хелаты: случаи металлических аза-краун-эфиров и криптандов». Неорганическая химия . 61 (1): 579–585. doi : 10.1021/acs.inorgchem.1c03261 . ПМИД   34932345 .
  2. ^ Jump up to: а б Бержерон, Делавэр (2 апреля 2004 г.). «Формирование Ал.
    13
    13Я
    : Доказательства супергалогенного характера Al13". Science . 304 (5667). Американская ассоциация содействия развитию науки (AAAS): 84–87. doi : 10.1126/science.1093902 . ISSN   0036-8075 . PMID   15066775. . S2CID   26728239 .
  3. ^ Редди, Г. Наареш; Парида, Ракеш; Гири, Сантанаб (12 декабря 2017 г.). «Функционализированные дельтаэдрические комплексы Цинтла Ge9R3 (R = CF3, CN и NO2): новый класс супергалогенов» . Химические коммуникации . 53 (99): 13229–13232. дои : 10.1039/C7CC08120K . ISSN   1364-548X . ПМИД   29182179 .
  4. ^ Гири, Сантанаб; Чайлд, Брэндон З.; Йена, Пуру (2014). «Органические супергалогены» . ХимияФизХим . 15 (14): 2903–2908. дои : 10.1002/cphc.201402472 . ISSN   1439-7641 . ПМИД   25056518 .
  5. ^ Редди, Горре Наареш; Гири, Сантанаб (10 мая 2016 г.). «Супер/гипергалогенароматические гетероциклические соединения» . РСК Прогресс . 6 (52): 47145–47150. Бибкод : 2016RSCAd...647145R . дои : 10.1039/C6RA08625J . ISSN   2046-2069 .
  6. ^ Синха, Свапан; Йена, Пуру; Гири, Сантанаб (12 августа 2022 г.). «Функционализированные нонесилицидные [Si9R3] кластеры Цинтла: новый класс супергалогенов» . Физическая химия Химическая физика . 24 (35): 21105–21111. Бибкод : 2022PCCP...2421105S . дои : 10.1039/D2CP02619H . ISSN   1463-9084 . ОСТИ   1978872 . ПМИД   36018293 . S2CID   251551751 .
  7. ^ Филип Болл, «Новый вид алхимии», выпуск New Scientist от 16 апреля 2005 г.
  8. ^ Бержерон, Делавэр (14 января 2005 г.). «Суператомы кластера Al как галогены в полигалогенидах и как щелочноземельные элементы в йодидных солях». Наука . 307 (5707). Американская ассоциация содействия развитию науки (AAAS): 231–235. Бибкод : 2005Sci...307..231B . дои : 10.1126/science.1105820 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   15653497 . S2CID   8003390 .
  9. ^ Харрис, Айова; Кидвелл, РС; Нортби, JA (17 декабря 1984 г.). «Структура кластеров заряженного аргона, образующихся при свободном струйном расширении» . Письма о физических отзывах . 53 (25). Американское физическое общество (APS): 2390–2393. Бибкод : 1984PhRvL..53.2390H . дои : 10.1103/physrevlett.53.2390 . ISSN   0031-9007 . S2CID   13793440 .
  10. ^ Jump up to: а б Найче Оуэн Джонс, 2006 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
  11. ^ Дас, Уджал; Рагхавачари, Кришнан (2008). «Суператом Al5O4 с потенциалом для создания новых материалов». Журнал химической теории и вычислений . 4 (12): 2011–2019. дои : 10.1021/ct800232b . ПМИД   26620474 .
  12. ^ Сунь, Сяо-Ин; Ли, Чжи-Ру; Ву, Ди; Сунь, Чиа-Чунг (2007). «Необыкновенный суператом, содержащий ядро ​​с двойной оболочкой: Li(HF) 3 Li, связанное главным образом межмолекулярными взаимодействиями». Международный журнал квантовой химии . 107 (5). Уайли: 1215–1222 гг. Бибкод : 2007IJQC..107.1215S . дои : 10.1002/qua.21246 . ISSN   0020-7608 .
  13. ^ Арияратна, Исуру Р.; Павловский, Филип; Ортис, Джозеф Винсент; Милиордос, Евангелос (2018). «Молекулы, имитирующие атомы: мономеры и димеры предшественников сольватированных электронов щелочных металлов» . Физическая химия Химическая физика . 20 (37): 24186–24191. Бибкод : 2018PCCP...2024186A . дои : 10.1039/C8CP05497E . ISSN   1463-9076 . ПМИД   30209476 .
  14. ^ Jump up to: а б Арияратна, Исуру (01 марта 2021 г.). Первые принципиальные исследования основных и возбужденных электронных состояний: химическая связь в молекулах основной группы, молекулярные системы с диффузными электронами и активация воды с использованием монооксидов переходных металлов (кандидатская диссертация).
  15. ^ Арияратна, Исуру Р.; Хан, Шахриар Н.; Павловский, Филип; Ортис, Джозеф Винсент; Милиордос, Евангелос (04 января 2018 г.). «Правила Ауфбау для сольватированных предшественников электронов: комплексы Be(NH 3 ) 4 2+ и не только» . Журнал физической химии . 9 (1): 84–88. doi : 10.1021/acs.jpclett.7b03000 . ISSN   1948-7185 . ПМИД   29232138 .
  16. ^ Коясу, Киичиро; Атобе, Джунко; Акуцу, Минору; Мицуи, Масааки; Накадзима, Ацуши (2007). «Электронная и геометрическая стабильность кластеров с переходным металлом, инкапсулированных кремнием». Журнал физической химии А. 111 (1). Американское химическое общество (ACS): 42–49. Бибкод : 2007JPCA..111...42K . дои : 10.1021/jp066757f . ISSN   1089-5639 . ПМИД   17201386 .
  17. ^ Платиновые нанокластеры становятся магнитными. Архивировано 15 октября 2007 г. на Wayback Machine , nanotechweb.org, 2007 г.
  18. ^ Ультрахолодная ловушка дает суператом , NIST, 1995 г.
  19. ^ Уолтер, М.; Акола, Дж.; Лопес-Асеведо, О.; Ядзинский, П.Д.; Калеро, Г.; Акерсон, CJ; Уеттен, РЛ; Гронбек, Х.; Хаккинен, Х. (1 июня 2008 г.). «Единый взгляд на защищенные лигандами кластеры золота как на комплексы суператомов» . Труды Национальной академии наук . 105 (27): 9157–9162. Бибкод : 2008PNAS..105.9157W . дои : 10.1073/pnas.0801001105 . ISSN   0027-8424 . ПМЦ   2442568 . ПМИД   18599443 .
  20. ^ Ядзинский, П.Д.; Калеро, Г.; Акерсон, CJ; Бушнелл, округ Колумбия; Корнберг, Р.Д. (19 октября 2007 г.). «Структура наночастицы золота, защищенного монослоем тиола, с разрешением 1,1 Å». Наука . 318 (5849). Американская ассоциация содействия развитию науки (AAAS): 430–433. Бибкод : 2007Sci...318..430J . дои : 10.1126/science.1148624 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   17947577 . S2CID   1566019 .
  21. ^ Акола, Яакко; Уолтер, Майкл; Уеттен, Роберт Л.; Хаккинен, Ханну; Грёнбек, Хенрик (2008). «О строении тиолат-защищенного Au 25 ». Журнал Американского химического общества . 130 (12). Американское химическое общество (ACS): 3756–3757. дои : 10.1021/ja800594p . ISSN   0002-7863 . ПМИД   18321117 .
  22. ^ Лопес-Асеведо, Ольга; Акола, Яакко; Уеттен, Роберт Л.; Грёнбек, Хенрик; Хаккинен, Ханну (16 января 2009 г.). «Структура и связи в повсеместно встречающемся икосаэдрическом скоплении металлического золота Au 144 (SR) 60 » . Журнал физической химии C. 113 (13). Американское химическое общество (ACS): 5035–5038. дои : 10.1021/jp8115098 . ISSN   1932-7447 .
  23. ^ Хартиг, Йенс; Штёссер, Анна; Хаузер, Петра; Шнёкель, Хансгеорг (26 февраля 2007 г.). «Кластер металлоида Ga 23 {N(SiMe 3 ) 2 } 11 : модель желе, подвергнутая испытанию». Международное издание «Прикладная химия» . 46 (10). Уайли: 1658–1662 гг. дои : 10.1002/anie.200604311 . ISSN   1433-7851 . ПМИД   17230594 .
  24. ^ Клейборн, Пени А.; Лопес-Асеведо, Ольга; Уеттен, Роберт Л.; Грёнбек, Хенрик; Хаккинен, Ханну (13 мая 2011 г.). «Кластер Al 50 Cp * 12 - суператом с закрытой оболочкой из 138 электронов (L = 6)». Европейский журнал неорганической химии . 2011 (17). Уайли: 2649–2652. дои : 10.1002/ejic.201100374 . ISSN   1434-1948 .
  25. ^ Зыга, Лиза. «Исследователи создают первый сверхатомный двумерный полупроводник» . Физика.орг . Проверено 18 февраля 2018 г.
  26. ^ Редди, Г. Наареш; Йена, Пуру; Гири, Сантанаб (16 октября 2017 г.). «Суператомы на основе органо-цинтла: [Ge9(CHO)3] и [Ge9(CHO)]» . Письма по химической физике . 686 : 195–202. Бибкод : 2017CPL...686..195R . дои : 10.1016/j.cplett.2017.08.056 . ISSN   0009-2614 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 9b9395bfd0fc30abf3798f04794e9ce1__1721706660
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/9b/e1/9b9395bfd0fc30abf3798f04794e9ce1.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Superatom - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)