Heterometaliczny superatom miedziowo-aluminiowy
| Nieruchomości | |
|---|---|
| C 156 H 216 Al 12 Cu 43 | |
| Masa cząsteczkowa | 5 147,700 - g·mol 1 |
| Struktura | |
| sześcienny | |
| Im-3 | |
|
a = 20,2549
przy 101 K
|
|
|
Objętość kraty ( V )
|
8309.8 |
|
Jednostki wzoru ( Z )
|
2 |
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
|
|
Heterometaliczny superatom miedzi i glinu to klaster typu Mackaya [ wymagane wyjaśnienie ] o wzorze [Cu 43 Al 12 ](Cp*) 12 . Jest to 67-elektronowy superatom o otwartej powłoce .
W czasie jego syntezy był to największy zsyntetyzowany superatom. Jego dwie odrębne cechy to duża liczba elektronów w porównaniu z innymi superatomami heterometalicznymi oraz niespotykana struktura elektronowa o konfiguracji otwartej powłoki.
Jest to pierwszy przykład zligowanego heterometalicznego klastra typu Mackay, który jest niezwykle złożoną strukturą krystaliczną, której powierzchnia składa się z dwupowłokowych 20 trójkątów równobocznych złożonych z 55 atomów miedzi i glinu. Ten kształt jest również nazywany dwudziestościanem. 43 atomy miedzi i 12 atomów aluminium tworzą superatom przez metale tworzące wspólną powłokę elektronową, która przypomina pojedynczy atom metalu. Poprzez dane magnetyczne i analizę na poziomie DFT pokazuje, że ten superatom ma bardzo unikalną strukturę elektronową gromady, która jest 67-elektronową otwartą powłoką galaretową [Cu 43 Al 12 ] 12+ rdzeń chroniony dwunastoma ligandami Cp*. Kryształy te mają właściwości chemiczne poszczególnych atomów miedzi. Są przyciągane przez pole magnetyczne lub paramagnetyczne z powodu trzech elektronów walencyjnych w najbardziej zewnętrznej powłoce, których spin ustawia się w polu magnetycznym. Inną właściwością tego związku jest to, że jest samozapalny lub może zapalić się samoistnie pod wpływem powietrza, dlatego jest bardzo wrażliwy na powietrze i wilgoć. Ponadto tego związku nie można ponownie rozpuścić w żadnym rozpuszczalniku bez rozkładu, co oznacza, że nie można uzyskać obszernej charakterystyki związku za pomocą spektrometrii mas o wysokiej rozdzielczości lub spektroskopii NMR w roztworze. Tak więc rentgenowska dyfrakcyjna analiza strukturalna uzyskanych danych nie spełnia przyjętych wymagań wysokiej jakości, ponieważ związek tworzy stosunkowo małe, słabo dyfrakcyjne sześciany, gdy stosuje się monokryształy.
Synteza
Zespół laboratoryjny Fischera zaprojektował materiał, budując związki złożone z pojedynczych atomów miedzi i aluminium. W przypadku tego superatomu mieszaninę atomów glinu skompleksowanych z pentametylocyklopentadienem (Cp*) i atomów miedzi skompleksowanych z mezytylenem (Mes) połączono w obojętnej atmosferze .
- [AlCp*] 4 + [CuMes] 5 → [Cu 43 Al 12 ](Cp*) 12
Po dodaniu rozpuszczalnika atomy miedzi i glinu spontanicznie oddzieliły się od związków organicznych i utworzyły skupisko superatomów. Egzergoniczny charakter reakcji wskazuje, że ten specyficzny układ atomów miedzi i glinu jest stabilny .