bismutens særlige karakter er kun blevet virkelig værdsat i de sidste 25 år. Før det relaterede kemiske undersøgelser af dette element hovedsagelig til traditionelle uorganiske aspekter, såsom adressering af syre–base og faststofkemi af halogenider og chalcogenider, herunder deres tilsvarende vismuthater. Dette arbejde blev suppleret med nogle enkle koordineringsforbindelser og organobismutarter og de første trin i usædvanlige forbindelser med polykationer og polyanioner.

den nyere, større påskønnelse er sket på grund af bevidstheden om meget usædvanlige vismutforbindelser, hvis fysiske og kemiske egenskaber ikke er som dem, der er karakteristiske for andre elementer og påvirker mange videnskabelige discipliner inden for kemi, fysik og materialevidenskab. Bismuth er et af de tungeste i det væsentlige ikke-radioaktive elementer i det periodiske system (209bi har en halveringstid på 2,01 Pund 1019 år!) og som sådan besidder enorm spin-orbit kobling. Dette element udviser også et stereokemisk aktivt 6S2 ensomt par elektroner, kan vedtage en stor mangfoldighed af koordinationsnumre og bindingsmetoder, danner forbindelser med en bred vifte af nukleariteter og har evnen til at vedtage alle iltede og reducerede tilstande fra 5+ til 3– i forbindelser med vismut–vismut, vismut–metal og vismut–ikke-metal interaktioner. For at fremhæve nogle af de utrolige egenskaber ved vismut præsenterer vi dette uorganiske Kemiforum, “vismut—det magiske Element”, for at fremvise mangfoldigheden af dets forbindelser, der spænder over uorganiske, organoelement og uorganisk–organiske hybridvarianter og for at understrege det enorme potentiale for fremskridt, der stadig findes i fremtidige studier af vismutbaseret videnskab.

fra et grundlæggende kemisk synspunkt anerkender man udseendet af nye klasser af vismutforbindelser med meget usædvanlige strukturer og kemiske egenskaber, der er opstået fra nye syntetiske begreber. Udover store vismutpolyanioner og polycationer omfatter dette heteroatomiske bure, såsom Bi–n-forbindelserne rapporteret af Akselskuls og kolleger (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03221) eller enorme vismutoksidoklynger, såsom dem, der præsenteres i artiklen af Michael Mehring og medforfattere, der rapporterer om en Cerium-doteret polynuklear Bi–o-klynge og dens nedbrydning til doteret vismutoksid (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03240).

flere artikler i dette forumudgave kaster lys over variabiliteten af vismut ‘ s potentielle iltningstilstande, bindende partnere og koordinationsmiljøer, som har været meget undervurderet i lang tid. Nye vismutbaserede katalysatorer udvikles i øjeblikket, der viser bemærkelsesværdigt bindingsaktiveringspotentiale, og relevante forbindelser med nye koordinationsmotiver undersøges for yderligere at udvide dette felt. I deres Forumartikel om struktur, heteroaromaticitet og uvis surhed af bismepiner diskuterer Lichtenberg og medforfattere egenskaberne af neutrale og kationiske vismutforbindelser (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03189).

en anden meget aktuel retning af vismutforskning adresserer nye materialer. Egenskaben af vismut er en periode 6 element – det vil sige et element, der er påvirket af relativistiske effekter—gør det så specielt som dets 6s–6P naboer thallium, at føre, og polonium, men uden at være så giftig. Derfor er det en perfekt kandidat til at udvikle funktionelle forbindelser og materialer, der også kan være bæredygtige. Dette gælder især for perovskite-relaterede fotovoltaiske cellematerialer, der kan erstatte de aktuelt populære, men giftige blyforbindelser, som behandles af flere artikler i dette Forumudgave. Disse inkluderer rapporter om vismuttrihalider fra Canepa, Cheethamog medforfattere (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03214) samt Mao, Seshadri og medforfattere (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03415), multihalogenido bismuthates af Heine og medforfattere (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03287) og en halvledende Bi2O2(C4O4) metal–organisk ramme udarbejdet af Horcajada og medforfattere (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03290).

den potentielle anvendelse af især polære halido-bismuthater som ikke-lineære dielektriske og optiske materialer motiverer også undersøgelse af de ferroelektriske egenskaber, som beskrevet i den omfattende artikel af Jakubas et al. på den vismutbaserede organisk-uorganiske hybrid (C2H5NH3) 2 og dens faseovergange (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03193). Desuden findes vismut i nogle af de mest effektive termoelektriske materialer; for eksempel rapporterer Schuls og coauthors om nye metoder til ionisk-væskebaseret lavtemperatursyntese af fase-ren krystallinsk vismut chalcogenid nanopartikler (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03060). Derudover er elementets enorme spin-orbit-koblingseffekter ansvarlige for topologiske og kvantematerialeegenskaber, et felt, der praktisk talt var ukendt for et årti siden. Dette er grundigt undersøgt i artiklen af Anna Isaeva og Michael Ruck (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03461).

moderne og innovative syntetiske tilgange har ført til yderligere udvidelser i udviklingen af nye vismutbaserede faste stoffer. Udover anvendelsen af lavtemperatursyntese, såsom de ionisk-væskebaserede metoder, der er nævnt ovenfor, har anvendelsen af vismut-fluksteknikker tilføjet dette aspekt i de senere år. Elementets anvendelse til fremstilling af metallisk MgNi2Bi4 er beskrevet af Latturner og medforfattere (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03196), og syntesen af multikomponentovergang-metalbærende bismuthider, der blev fremstillet på denne måde, rapporteres af Ovchinnikov og Bobev (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b02881). Alligevel kan konventionelle metoder også optimeres og anvendes på en mere kontrolleret måde ved dybdegående undersøgelser, som behandles i artiklen af Nyman og medforfattere, der studerede vismutkationer som en knap for at “indstille” den kontrollerede samling og demontering i uorganisk syntese og i naturen (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03646).

den bemærkelsesværdige kendsgerning, som tidligere nævnt, at vismut er det tungeste ikke-radioaktive metal i det periodiske system og praktisk talt ikke-toksisk motiverer udviklingen af et væld af varianter af potentiel værdi inden for medicin og sundhedspleje. Faktisk har de astringerende, antiseptiske og diuretiske virkninger af dets forbindelser været kendt og anvendt siden alkymistiske tider. Det velkendte Pepto-Bismol (vismutsubsalicylat) og De-Nol (kolloidalt vismutsubcitrat) er berømte eksempler, men nyere forskning er rettet mod udvikling af nye billeddannende kontrastmidler, bioaktive vismutforbindelser som antiinflammatoriske lægemidler, metallodrugs til bekæmpelse af leishmaniasis og antitumor-og antimikrobielle midler. Som radiosensibilisatorer med katalaselignende aktivitet til lindring af hypoksi og tumorstrålebehandling (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03280). Men som de påpeger, er selektiviteten af cytotoksiciteten af vismutforbindelser og deres potentielle virkning på sunde celler stadig problemer. En kritisk diskussion af vismut som et “grønt” metal kan findes i en omfattende undersøgelse af den antimikrobielle aktivitet og cytotoksicitet af organobismutthiolatkomplekser af Andrei og medforfattere (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03550).

i betragtning af den hurtige og løbende udvidelse af vismutrelateret forskning, som også afspejler forskningsinstitutionernes og finansieringsbureauernes vilje til at støtte den, er dette Forumspørgsmål på ingen måde et komplet billede af, hvad der gøres i vismutkemi i disse dage. Heri, vi havde til hensigt at præsentere et repræsentativt udvalg af emner af nogle førsteklasses forfattere. Vi takker dem alle for deres fine bidrag og, med denne samling af Forumartikler, vi håber at vække appetitten på mere forskning og fortsat udvikling af den fascinerende og “magiske” vismutkemi, der foregår over hele kloden.