El carácter especial del bismuto solo se ha apreciado realmente en los últimos 25 años. Antes de eso, los estudios químicos de este elemento se relacionaban principalmente con aspectos inorgánicos tradicionales, como abordar la química ácido–base y de estado sólido de haluros y calcogenuros, incluidos sus bismutatos correspondientes. Ese trabajo se complementó con algunos compuestos de coordinación simples y especies de organobismuto y los primeros pasos en compuestos poco comunes con policationes y polianiones.

La apreciación más reciente y mayor se ha producido debido a la conciencia de compuestos de bismuto muy excepcionales, cuyas propiedades físicas y químicas no son como las características de otros elementos e impactan muchas disciplinas científicas en química, física y ciencia de materiales. El bismuto es uno de los elementos esencialmente no radioactivos más pesados de la Tabla Periódica (¡209Bi tiene una vida media de 2,01 × 1019 años!) y, como tal, posee un enorme acoplamiento espín-órbita. Este elemento también exhibe un par solitario de electrones 6s2 estereoquímicamente activos, puede adoptar una gran diversidad de números de coordinación y modos de enlace, forma compuestos con una amplia gama de nuclearidades, y tiene la capacidad de adoptar todos los estados oxidados y reducidos de compuestos de 5+ a 3– in con interacciones bismuto–bismuto, bismuto–metal y bismuto–no metal. Para destacar algunos de los increíbles atributos del bismuto, presentamos este Foro de Química Inorgánica, «Bismuto—El Elemento Mágico», con el fin de mostrar la diversidad de sus compuestos que abarcan variantes híbridas inorgánicas, organoelementos e inorgánicas y orgánicas, y para enfatizar el enorme potencial de avances que aún existen en estudios futuros de la ciencia basada en el bismuto.

Desde un punto de vista químico fundamental, se reconoce la aparición de nuevas clases de compuestos de bismuto con estructuras y propiedades químicas muy poco comunes que han surgido de nuevos conceptos sintéticos. Además de polianiones y policationes de bismuto grandes, esto incluye jaulas heteroatómicas, como los compuestos Bi–N reportados por Axel Schulz y compañeros de trabajo (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03221), o grandes cúmulos de óxido de bismuto, como los presentados en el artículo de Michael Mehring y los coautores que reportan un cúmulo Bi-O polinuclear dopado con cerio y su degradación a óxido de bismuto dopado (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03240).

Varios artículos de esta edición del Foro arrojan luz sobre la variabilidad de los estados potenciales de oxidación del bismuto, los socios de unión y los entornos de coordinación, que han sido muy subestimados durante mucho tiempo. Actualmente se están desarrollando nuevos catalizadores basados en bismuto que muestran un notable potencial de activación de enlaces, y se están investigando compuestos relevantes con nuevos motivos de coordinación para ampliar aún más este campo. En su artículo en el Foro sobre la estructura, heteroaromaticidad y acidez de Lewis de bismepinas, Lichtenberg y sus coautores discuten las propiedades de los compuestos de bismuto neutros y catiónicos (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03189).

Otra dirección de gran actualidad de la investigación del bismuto aborda los nuevos materiales. La propiedad del bismuto es un elemento de período 6, es decir, un elemento que se ve afectado por efectos relativistas, lo hace tan especial como sus vecinos 6s–6p, talio, plomo y polonio, pero sin ser tan tóxico. Por lo tanto, es un candidato perfecto para desarrollar compuestos y materiales funcionales que también pueden ser sostenibles. Esto es cierto especialmente para los materiales de células fotovoltaicas relacionados con la perovskita que podrían reemplazar los compuestos de plomo actualmente populares pero tóxicos, que se abordan en varios artículos en este número del Foro. Estos incluyen informes sobre trihaluros de bismuto de Canepa, Cheetham y coautores (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03214), así como Mao, Seshadri y coautores (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03415), bismutatos halogenados multinarios de Heine y coautores (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03287), y un marco semiconductor Bi2O2(C4O4) metal–orgánico preparado por Horcajada y coautores (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03290).

El uso potencial de bismutatos halido especialmente polares como materiales dieléctricos y ópticos no lineales también motiva la investigación de las propiedades ferroeléctricas, como se detalla en el artículo completo de Jakubas et al. en el híbrido orgánico-inorgánico a base de bismuto (C2H5NH3)2 y sus transiciones de fase (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03193). Además, el bismuto se encuentra en algunos de los materiales termoeléctricos de alto rendimiento; por ejemplo, Schulz y sus coautores informan sobre nuevos métodos de síntesis a baja temperatura a base de líquido iónico de nanopartículas de calcogenuro de bismuto cristalino puro en fase (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03060). Además, los enormes efectos de acoplamiento espín-órbita del elemento son responsables de las propiedades topológicas y del material cuántico, un campo que era prácticamente desconocido hace una década. Esto se examina exhaustivamente en el artículo de Anna Isaeva y Michael Ruck (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03461).

Los enfoques sintéticos contemporáneos e innovadores han llevado a nuevas expansiones en el desarrollo de nuevos sólidos a base de bismuto. Además de la aplicación de síntesis a baja temperatura, como los métodos a base de líquido iónico mencionados anteriormente, el uso de técnicas de flujo de bismuto ha añadido a este aspecto en los últimos años. El uso del elemento para la preparación de MgNi2Bi4 metálico es descrito por Latturner y coautores (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03196), y Ovchinnikov y Bobev (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b02881). Sin embargo, los métodos convencionales también se pueden optimizar y emplear de una manera más controlada en estudios en profundidad, lo que es abordado en el artículo por Nyman y los coautores, que estudiaron los cationes de bismuto como una perilla para «afinar» el ensamblaje y desmontaje controlados en síntesis inorgánica y en la naturaleza (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03646).

El hecho notable, como se señaló anteriormente, de que el bismuto es el metal no radiactivo más pesado de la Tabla Periódica y es prácticamente no tóxico, motiva el desarrollo de una gran cantidad de variantes de valor potencial en la medicina y la atención médica. De hecho, los efectos astringentes, antisépticos y diuréticos de sus compuestos se conocen y aplican desde los tiempos alquímicos. El conocido Pepto-Bismol (subsalicilato de bismuto) y el Des-Nol (subcitrato coloidal de bismuto) son ejemplos famosos, pero las investigaciones más recientes se han dirigido al desarrollo de nuevos agentes de contraste para imágenes, compuestos bioactivos de bismuto como medicamentos antiinflamatorios, medicamentos metalodermos para combatir la leishmaniasis y agentes antitumorales y antimicrobianos. En este contexto, Gu, Zhao y coautores informan sobre nanoarbolas de óxido de bismuto como radiosensibilizadores con actividad similar a la catalasa para aliviar la hipoxia y radioterapia tumoral (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03280). Sin embargo, como señalan, la selectividad de la citotoxicidad de los compuestos de bismuto y su efecto potencial en las células sanas siguen siendo problemas. Una discusión crítica del bismuto como metal «verde» se puede encontrar en un estudio exhaustivo sobre la actividad antimicrobiana y la citotoxicidad de los complejos de tiolato de organobismuto realizado por Andrews y coautores (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03550).

Dada la rápida y continua expansión de la investigación relacionada con el bismuto, que también refleja la voluntad de las instituciones de investigación y las agencias de financiación de todo el mundo de apoyarla, este número del Foro no es en absoluto una imagen completa de lo que se está haciendo en la química del bismuto en estos días. En este documento, pretendíamos presentar una selección representativa de temas de algunos autores de primera clase. Les damos las gracias a todos por sus excelentes contribuciones y, con esta colección de Artículos del Foro, esperamos abrir el apetito por más investigación y desarrollos continuos de la fascinante y «mágica» química del bismuto que se está llevando a cabo en todo el mundo.