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超原子

十月 18, 2023

超原子是一个表现出元素的原子性质的原子团簇。钠原子从蒸汽冷却时自然凝结成团簇时优先含有原子个数为（2，8，20，40，58等）的幻數（英语：Magic number (chemistry)）。前两个可以被看作是需要分别填充的第一和第二壳的电子数目。超原子中的自由电子占据整个的原子团外层，而不是分散在单个的原子上。价电子光谱性质及团簇作为整体所具有的化学价态要与相应的原子相似。根据超原子特殊的物理化学特性及潜在的应用价值，有人提出了三维元素周期表的概念[1]。比如TiO、ZrO和WC分别是金属Ni、Pd和Pt的“超级原子”。

铝原子簇 编辑

  • Al7 = 性质类似锗原子
    • Al7− = 性质类似于碳或硅原子的2价和4价
  • Al13 = 性质类似卤素，氯原子[2]
    • Al13Ix−, x = 1–13= 性质类似惰性元素[3]
  • Al14 = 性质类似碱土金属[4][5]
    • Al14Ix−, x = 1–14.[3]
  • Al23
  • Al37
  • Al5Bi

磁性超原子 编辑

在过渡金属中掺杂的金属超原子中同时存在近自由电子轨道和局域d轨道，d轨道电子贡献了超原子磁矩，而其他近自由电子使超原子具有高稳定性[6]。

  • CsNa8 = 性质类似于单个Mn原子
  • TiNan(n=1～13)
  • FeMg8 = 兼具磁性和导电性
  • VCs8 = 兼具磁性和导电性
  • ScCs12
  • MnAuz4(SH)18

超卤素 编辑

化合物具有超卤素（superhalogen）特性用MXk+1−来表示，M代表一个主族(包含氢原子 )或过渡金属原子，X代表一个卤素原子，k代表M原子的最正价。

  • MX2−(M=Li，Na；X=Cl，Br，I)
  • MgX3−、CaX3−(X=F，Cl，Br)．
  • Mg2F5−
  • Mg2Cl5−、Mg2Cl7−
  • BX4−、AlX4−(X=F，Cl，Br)
  • Al(BH4)n=l～4、Al(BF4)n=l～4
  • MC14−(M=Sc，Y，La)

超碱金属 编辑

化合物具有超碱金属特性用YMk+1来表示，Y代表一个主族或过渡金属原子，M代表一个碱金属原子，k代表Y原子的最高负价。

  • XLin(n=2,3；X=F，CI，Br，I)
  • OM3(M=Li，Na，K)
  • LinFn+(n=3，4)
  • NLil5
  • BLil5
  • Na2X(X=SH，SCH3，OCH3，CN，N3)
  • Na2XY(X=同上)(Y=MgCl3，Cl，NO2)．
  • B2Li11
  • M2Li2k+1+ (k=3，5，7；M=F，O，N，C，respeetively)

超卤素超碱金属化合物 编辑

由于超卤素，超碱金属团簇特殊的氧化还原特性 ，因此具有合成超原子间形成的分子（supermolecule）这一类新复合物的可能。

  • (Li3)+(SH)-(SH=LiF2，BeF3， BF,4)
  • LiBeX3(X=F，Cl，Br)
  • BLi6X(X=F，LiF2，BeF3，BF4)

其它超原子 编辑

  • Ag9
  • Ag13
  • Ag55
  • C60 = 富勒烯及其衍生物的也具有超原子态[7]
  • 当碳纳米管／氮化硼纳米管轴对称的近自由电子键投影到垂直于轴的平面时，也可以观察到与原子轨道相似的超原子态[8]
  • Li(HF)3Li = (HF)3 就像原子核[9]
  • VSi16F = 具有离子键[10]
  • 13个铂原子的原子簇[11]
  • 2000个铷原子的原子簇[12]

配体金属团簇超原子 编辑

核心是金属超原子的有机配体金属团簇。

金配体金属团簇超原子 编辑

  • RS(AuSR)2 [13]
  • Aun(SR)n−1
  • Aun(SR)n+1
  • Aum(S)n -
  • Aum(SR)n+
  • Au25–nAgn(SH)1818- (n = 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12) [14]
  • Au25(SMe)18− [15]
  • Au25(SR)18−
  • XAu24(SR)18 (X=Mn，Pd, Ag，Cd)
  • Au24(SR)20
  • Au102(p-MBA)44 [16][17]
  • Au102(SR)44
  • Au144(SR)60 [18]

其它配体金属团簇超原子 编辑

  • Ga23(N(Si(CH3)3)2)11[19]
  • Al50(C5(CH3)5)12[20]

参看 编辑

参考 编辑

  1. ^ Denis E．Berger0n，A．Welford Castleman Jr．，Tsuguo Morisato and Shiv N．Khanna．Formation of Al13I-: Evidence for the Superhalogen Character of Al13，Science． 2004，84：304．
  2. ^ Formation of Al13I−: Evidence for the Superhalogen Character of Al13 D. E. Bergeron, A.W. Castleman Jr., T. Morisato, S. N. Khanna Science, Vol 304, Issue 5667, 84–87 , 2 April 2004 Abstract （页面存档备份，存于互联网档案馆） MS spectra （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  3. ^ 3.0 3.1 Naiche Owen Jones, 2006.[失效連結]
  4. ^ Philip Ball, "A New Kind of Alchemy", New Scientist Issue dated 2005-04-16.
  5. ^ Al Cluster Superatoms as Halogens in Polyhalides and as Alkaline Earths in Iodide Salts D. E. Bergeron, P. J. Roach, A.W. Castleman Jr., N.O. Jones, S. N. Khanna Science, Vol 307, Issue 5707, 231–235 , 14 January 2005 Abstract （页面存档备份，存于互联网档案馆） MS spectrum （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  6. ^ Reveles J．U，Clayborne P．A，Reber A．C，Khanna S．N， Pradhan K，Sen P and Pederson M．R．Designer magnetic superatoms．Na—ture Chem． 2009，1：310．
  7. ^ Min Feng，Jin Zhao，Hrvoje Petek．Science，2008，320：359．
  8. ^ Pablo D．Jadzinsky，Guillermo Calero，Christopher J．Ackerson，David A．Bushnell and Roger D．Kornberg．Structure of a Thiol Mono-layer-Protected Gold Nanoparticle at 1.1A Resolution．Science． 2007，318：430．
  9. ^ Extraordinary superatom containing double shell nucleus: Li(HF)3Li connected mainly by intermolecular interactions, Sun, Xiao-Ying, Li, Zhi-Ru, Wu, Di, & Sun, Chia-Chung, 2007.
  10. ^ Electronic and geometric stabilities of clusters with transition metal encapsulated by silicon 互联网档案馆的，存档日期2011-05-22., Kiichirou Koyasu et al.
  11. ^ Platinum nanoclusters go magnetic （页面存档备份，存于互联网档案馆）, nanotechweb.org, 2007
  12. ^ Ultra Cold Trap Yields Superatom 互联网档案馆的，存档日期2008-07-06., NIST, 1995
  13. ^ De—anJiang，RobertL．Whetten，WeidongLuoandShengDai．The Smallest Thiolated Gold Superatom Complexes．J．Pbys．Chem．c．2009，l13，l7291．
  14. ^ Emilie B. Guidez, Ville Mäkinen , Hannu Häkkinen, and Christine M. Aikens，Effects of Silver Doping on the Geometric and Electronic Structure and Optical Absorption Spectra of the Au25–nAgn(SH)1818- (n = 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12) Bimetallic Nanoclusters，J. Phys. Chem. C, 2012, 116 (38), pp 20617–20624，DOI: 10.1021/jp306885u
  15. ^ J. Akola, M. Walter, R.L. Whetten, H. Häkkinen and H. Grönbeck, "On the structure of thiolate-protected Au25", JACS （页面存档备份，存于互联网档案馆） 130, 3756–3757 (2008)
  16. ^ M. Walter, J. Akola, O. Lopez-Acevedo, P. D. Jadzinsky, G. Calero, C. J. Ackerson, R. L. Whetten, H. Grönbeck, H. Häkkinen, Gold Superatom Complexes （页面存档备份，存于互联网档案馆）"A unified view of ligand-protected gold clusters as superatom complexes ", PNAS 105, 9157 (2008)
  17. ^ P.D. Jadzinsky, G. Calero, C.J. Ackerson, D.A. Bushnell, R.D. Kornberg, Gold Superatom Complexes （页面存档备份，存于互联网档案馆） Structure of a thiol monolayer-protected gold nanoparticle at 1.1 Å resolution" Science 318, 430–433 (2007)
  18. ^ O. Lopez-Acevedo, J. Akola, R.L. Whetten, H. Grönbeck, H. Häkkinen, "Structure and Bonding in the Ubiquitous Icosahedral Metallic Gold Cluster Au144(SR)60", JPCC （页面存档备份，存于互联网档案馆） 130, 3756–3757 (2009)
  19. ^ J. Hartig, A. Stösser, H. Schnöckel, "A metalloid (Ga23{N(SiMe3)2}11) cluster: The jellium model put to test" Angew. Chemie. Int. Ed. 46, 1658–1662 (2007).
  20. ^ P.A. Clayborne, O. Lopez-Acevedo, R.L. Whetten, H. Grönbeck and H. Häkkinen, “Al50Cp*12 Cluster: A 138-electron (L=6) Superatom”, Eur. J. Inorg. Chem. （页面存档备份，存于互联网档案馆） 2011.

外部链接 编辑

  • Designer Magnetic Superatoms （页面存档备份，存于互联网档案馆）, J.U. Reveles, et al. 2009
  • Gold Superatom Complexes （页面存档备份，存于互联网档案馆）, M. Walter et al. 2008
  • Gold Superatom Complexes （页面存档备份，存于互联网档案馆） P.D. Jadzinsky et al. 2007
  • Multiple Valence Superatoms （页面存档备份，存于互联网档案馆）, J.U. Reveles, S.N. Khanna, P.J. Roach, and A.W. Castleman Jr., 2006
  • On the Aluminum Cluster Superatoms acting as Halogens and Alkaline-earth Metals, Bergeron, Dennis E et al., 2006
  • Beyond The Periodic Table[永久失效連結], Computational Chemistry Portal, 2006
  • The Scientist, 2005
  • Clusters of Aluminum Atoms Found to Have Properties of Other Elements Reveal a New Form of Chemistry （页面存档备份，存于互联网档案馆）, innovations report, 2005. Have a picture of Al14.
  • , Penn State, Eberly College of Science, 2005
  • innovations report, 2004. Have pictures of Al13.

十月 18, 2023
超原子, 是一个表现出元素的原子性质的原子团簇, 钠原子从蒸汽冷却时自然凝结成团簇时优先含有原子个数为, 58等, 的幻數, 英语, magic, number, chemistry, 前两个可以被看作是需要分别填充的第一和第二壳的电子数目, 中的自由电子占据整个的原子团外层, 而不是分散在单个的原子上, 价电子光谱性质及团簇作为整体所具有的化学价态要与相应的原子相似, 根据特殊的物理化学特性及潜在的应用价值, 有人提出了三维元素周期表的概念, 比如tio, zro和wc分别是金属ni, pd和pt的, 超级原子,. 超原子是一个表现出元素的原子性质的原子团簇 钠原子从蒸汽冷却时自然凝结成团簇时优先含有原子个数为 2 8 20 40 58等 的幻數 英语 Magic number chemistry 前两个可以被看作是需要分别填充的第一和第二壳的电子数目 超原子中的自由电子占据整个的原子团外层 而不是分散在单个的原子上 价电子光谱性质及团簇作为整体所具有的化学价态要与相应的原子相似 根据超原子特殊的物理化学特性及潜在的应用价值 有人提出了三维元素周期表的概念 1 比如TiO ZrO和WC分别是金属Ni Pd和Pt的 超级原子 目录 1 铝原子簇 2 磁性超原子 3 超卤素 4 超碱金属 5 超卤素超碱金属化合物 6 其它超原子 7 配体金属团簇超原子 7 1 金配体金属团簇超原子 7 2 其它配体金属团簇超原子 8 参看 9 参考 10 外部链接铝原子簇 编辑Al7 性质类似锗原子 Al7 性质类似于碳或硅原子的2价和4价 Al13 性质类似卤素 氯原子 2 Al13Ix x 1 13 性质类似惰性元素 3 Al14 性质类似碱土金属 4 5 Al14Ix x 1 14 3 Al23 Al37 Al5Bi磁性超原子 编辑在过渡金属中掺杂的金属超原子中同时存在近自由电子轨道和局域d轨道 d轨道电子贡献了超原子磁矩 而其他近自由电子使超原子具有高稳定性 6 CsNa8 性质类似于单个Mn原子 TiNan n 1 13 FeMg8 兼具磁性和导电性 VCs8 兼具磁性和导电性 ScCs12 MnAuz4 SH 18超卤素 编辑化合物具有超卤素 superhalogen 特性用MXk 1 来表示 M代表一个主族 包含氢原子 或过渡金属原子 X代表一个卤素原子 k代表M原子的最正价 MX2 M Li Na X Cl Br I MgX3 CaX3 X F Cl Br Mg2F5 Mg2Cl5 Mg2Cl7 BX4 AlX4 X F Cl Br Al BH4 n l 4 Al BF4 n l 4 MC14 M Sc Y La 超碱金属 编辑化合物具有超碱金属特性用YMk 1来表示 Y代表一个主族或过渡金属原子 M代表一个碱金属原子 k代表Y原子的最高负价 XLin n 2 3 X F CI Br I OM3 M Li Na K LinFn n 3 4 NLil5 BLil5 Na2X X SH SCH3 OCH3 CN N3 Na2XY X 同上 Y MgCl3 Cl NO2 B2Li11 M2Li2k 1 k 3 5 7 M F O N C respeetively 超卤素超碱金属化合物 编辑由于超卤素 超碱金属团簇特殊的氧化还原特性 因此具有合成超原子间形成的分子 supermolecule 这一类新复合物的可能 Li3 SH SH LiF2 BeF3 BF 4 LiBeX3 X F Cl Br BLi6X X F LiF2 BeF3 BF4 其它超原子 编辑Ag9 Ag13 Ag55 C60 富勒烯及其衍生物的也具有超原子态 7 当碳纳米管 氮化硼纳米管轴对称的近自由电子键投影到垂直于轴的平面时 也可以观察到与原子轨道相似的超原子态 8 Li HF 3Li HF 3 就像原子核 9 VSi16F 具有离子键 10 13个铂原子的原子簇 11 2000个铷原子的原子簇 12 配体金属团簇超原子 编辑核心是金属超原子的有机配体金属团簇 金配体金属团簇超原子 编辑 RS AuSR 2 13 Aun SR n 1 Aun SR n 1 Aum S n Aum SR n Au25 nAgn SH 1818 n 1 2 4 6 8 10 12 14 Au25 SMe 18 15 Au25 SR 18 XAu24 SR 18 X Mn Pd Ag Cd Au24 SR 20 Au102 p MBA 44 16 17 Au102 SR 44 Au144 SR 60 18 其它配体金属团簇超原子 编辑 Ga23 N Si CH3 3 2 11 19 Al50 C5 CH3 5 12 20 参看 编辑 nbsp 物理主题 玻色 爱因斯坦凝聚参考 编辑 Denis E Berger0n A Welford Castleman Jr Tsuguo Morisato and Shiv N Khanna Formation of Al13I Evidence for the Superhalogen Character of Al13 Science 2004 84 304 Formation of Al13I Evidence for the Superhalogen Character of Al13 D E Bergeron A W Castleman Jr T Morisato S N Khanna Science Vol 304 Issue 5667 84 87 2 April 2004 Abstract 页面存档备份 存于互联网档案馆 MS spectra 页面存档备份 存于互联网档案馆 3 0 3 1 Naiche Owen Jones 2006 失效連結 Philip Ball A New Kind of Alchemy New Scientist Issue dated 2005 04 16 Al Cluster Superatoms as Halogens in Polyhalides and as Alkaline Earths in Iodide Salts D E Bergeron P J Roach A W Castleman Jr N O Jones S N Khanna Science Vol 307 Issue 5707 231 235 14 January 2005 Abstract 页面存档备份 存于互联网档案馆 MS spectrum 页面存档备份 存于互联网档案馆 Reveles J U Clayborne P A Reber A C Khanna S N Pradhan K Sen P and Pederson M R Designer magnetic superatoms Na ture Chem 2009 1 310 Min Feng Jin Zhao Hrvoje Petek Science 2008 320 359 Pablo D Jadzinsky Guillermo Calero Christopher J Ackerson David A Bushnell and Roger D Kornberg Structure of a Thiol Mono layer Protected Gold Nanoparticle at 1 1A Resolution Science 2007 318 430 Extraordinary superatom containing double shell nucleus Li HF 3Li connected mainly by intermolecular interactions Sun Xiao Ying Li Zhi Ru Wu Di amp Sun Chia Chung 2007 Electronic and geometric stabilities of clusters with transition metal encapsulated by silicon 互联网档案馆的存檔 存档日期2011 05 22 Kiichirou Koyasu et al Platinum nanoclusters go magnetic 页面存档备份 存于互联网档案馆 nanotechweb org 2007 Ultra Cold Trap Yields Superatom 互联网档案馆的存檔 存档日期2008 07 06 NIST 1995 De anJiang RobertL Whetten WeidongLuoandShengDai The Smallest Thiolated Gold Superatom Complexes J Pbys Chem c 2009 l13 l7291 Emilie B Guidez Ville Makinen Hannu Hakkinen and Christine M Aikens Effects of Silver Doping on the Geometric and Electronic Structure and Optical Absorption Spectra of the Au25 nAgn SH 1818 n 1 2 4 6 8 10 12 Bimetallic Nanoclusters J Phys Chem C 2012 116 38 pp 20617 20624 DOI 10 1021 jp306885u J Akola M Walter R L Whetten H Hakkinen and H Gronbeck On the structure of thiolate protected Au25 JACS 页面存档备份 存于互联网档案馆 130 3756 3757 2008 M Walter J Akola O Lopez Acevedo P D Jadzinsky G Calero C J Ackerson R L Whetten H Gronbeck H Hakkinen Gold Superatom Complexes 页面存档备份 存于互联网档案馆 A unified view of ligand protected gold clusters as superatom complexes PNAS 105 9157 2008 P D Jadzinsky G Calero C J Ackerson D A Bushnell R D Kornberg Gold Superatom Complexes 页面存档备份 存于互联网档案馆 Structure of a thiol monolayer protected gold nanoparticle at 1 1 A resolution Science 318 430 433 2007 O Lopez Acevedo J Akola R L Whetten H Gronbeck H Hakkinen Structure and Bonding in the Ubiquitous Icosahedral Metallic Gold Cluster Au144 SR 60 JPCC 页面存档备份 存于互联网档案馆 130 3756 3757 2009 J Hartig A Stosser H Schnockel A metalloid Ga23 N SiMe3 2 11 cluster The jellium model put to test Angew Chemie Int Ed 46 1658 1662 2007 P A Clayborne O Lopez Acevedo R L Whetten H Gronbeck and H Hakkinen Al50Cp 12 Cluster A 138 electron L 6 Superatom Eur J Inorg Chem 页面存档备份 存于互联网档案馆 2011 外部链接 编辑Designer Magnetic Superatoms 页面存档备份 存于互联网档案馆 J U Reveles et al 2009 Gold Superatom Complexes 页面存档备份 存于互联网档案馆 M Walter et al 2008 Gold Superatom Complexes 页面存档备份 存于互联网档案馆 P D Jadzinsky et al 2007 Multiple Valence Superatoms 页面存档备份 存于互联网档案馆 J U Reveles S N Khanna P J Roach and A W Castleman Jr 2006 On the Aluminum Cluster Superatoms acting as Halogens and Alkaline earth Metals Bergeron Dennis E et al 2006 Beyond The Periodic Table 永久失效連結 Computational Chemistry Portal 2006 Expanding the periodic table The Scientist 2005 Clusters of Aluminum Atoms Found to Have Properties of Other Elements Reveal a New Form of Chemistry 页面存档备份 存于互联网档案馆 innovations report 2005 Have a picture of Al14 Clusters of Aluminum Atoms Found to Have Properties of Other Elements Reveal a New Form of Chemistry Penn State Eberly College of Science 2005 Research Reveals Halogen Characteristics innovations report 2004 Have pictures of Al13 取自 https zh wikipedia org w index php title 超原子 amp oldid 72876482, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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