Superatom - Superatom

Um superátomo é qualquer aglomerado de átomos que parece exibir algumas das propriedades dos átomos elementares.

Os átomos de sódio , quando resfriados a partir do vapor , condensam-se naturalmente em aglomerados, preferencialmente contendo um número mágico de átomos (2, 8, 20, 40, 58, etc.), com o elétron mais externo de cada átomo entrando em um orbital que abrange todos os átomos em o cluster. Os suoperadores tendem a se comportar quimicamente de forma a permitir que eles tenham uma camada fechada de elétrons, neste novo esquema de contagem.

Clusters de alumínio

Certos aglomerados de alumínio têm propriedades de superátomo. Esses aglomerados de alumínio são gerados como ânions ( Al-
ncom n = 1, 2, 3, ...) em gás hélio e reagiu com um gás contendo iodo. Quando analisado por espectrometria de massa, um produto de reação principal acaba sendo Al
13eu-
. Esses aglomerados de 13 átomos de alumínio com um elétron extra adicionado não parecem reagir com o oxigênio quando ele é introduzido na mesma corrente de gás, indicando um caráter semelhante a um haleto e um número mágico de 40 elétrons livres. Esse aglomerado é conhecido como superhalogênio . O componente do cluster em Al
13eu-
íon é semelhante a um íon iodeto ou, melhor ainda, um íon brometo . O relacionado Al
13eu-
2espera-se que o cluster se comporte quimicamente como o íon triiodeto .

Da mesma forma, foi observado que Al
14aglomerados com 42 elétrons (2 a mais do que os números mágicos) parecem exibir as propriedades de um metal alcalino-terroso que normalmente adota estados de valência +2 . Isso só é conhecido por ocorrer quando há pelo menos 3 átomos de iodo ligados a um Al-
14cluster, Al
14eu-
3. O aglomerado aniônico tem um total de 43 elétrons itinerantes, mas cada um dos três átomos de iodo remove um dos elétrons itinerantes para deixar 40 elétrons na camada de gel .

É particularmente fácil e confiável estudar aglomerados atômicos de átomos de gás inerte por simulação de computador porque a interação entre dois átomos pode ser muito bem aproximada pelo potencial de Lennard-Jones . Outros métodos estão disponíveis e foi estabelecido que os números mágicos são 13, 19, 23, 26, 29, 32, 34, 43, 46, 49, 55, etc.

  • Al
    7    = a propriedade é semelhante aos átomos de germânio .
  • Al
    13    = a propriedade é semelhante aos átomos de halogênio , mais especificamente, cloro .
    • Al
      13      eu-
      x      , onde x = 1–13 .
  • Al
    14    = a propriedade é semelhante a metais alcalino-terrosos .
    • Al
      14      eu-
      x      , onde x = 1–14 .
  • Al
    23
  • Al
    37
  • Al
    5    O-
    4

Outros clusters

  • Li (HF) 3 Li = o (HF) 3 interior faz com que 2 elétrons de valência do Li orbitem a molécula inteira como se fosse o núcleo de um átomo.
  • Li (NH 3 ) 4 = Tem um elétron difuso orbitando ao redor do núcleo de Li (NH 3 ) 4 + , ou seja, imita um átomo de metal alcalino.
  • Be (NH 3 ) 4 = Tem dois elétrons difusos orbitando ao redor do núcleo Be (NH 3 ) 4 2+ , ou seja, imita o átomo de He.
  • VSi 16 F = tem ligação iônica.
  • Um aglomerado de 13 platinas torna-se altamente paramagnético , muito mais do que a própria platina.
  • Um aglomerado de 2.000 átomos de rubídio .

Complexos de Superatom

Os complexos de Superatom são um grupo especial de superátomos que incorporam um núcleo de metal que é estabilizado por ligantes orgânicos. Em complexos de aglomerados de ouro protegidos com tiolato, uma regra simples de contagem de elétrons pode ser usada para determinar o número total de elétrons ( n e ) que correspondem a um número mágico via,

onde N é o número de átomos de metal (A) no núcleo, v é a valência atômica, M é o número de ligantes que retiram elétrons e z é a carga geral do complexo. Por exemplo, o Au 102 (p-MBA) 44 tem 58 elétrons e corresponde a um número mágico de camada fechada.

Complexos de superátomo de ouro

  • Au 25 (SMe) 18 -
  • Au 102 (p-MBA) 44
  • Au 144 (SR) 60

Outros complexos de superátomo

  • Ga 23 (N (Si (CH 3 ) 3 ) 2 ) 11
  • Al 50 (C 5 (CH 3 ) 5 ) 12
  • Re 6 Se 8 Cl 2 - Em 2018, pesquisadores produziram flocos desse material superatômico com 15 nm de espessura. Eles antecipam que uma monocamada será um semicondutor 2-D superatômico e oferecerá novos materiais 2-D com propriedades incomuns e ajustáveis.
  • Superátomos baseados em organo− Zintl: [Ge 9 (CHO) 3 ] e [Ge 9 (CHO)]

Veja também

Referências

links externos