Het speciale karakter van bismut is pas in de afgelopen 25 jaar echt gewaardeerd. Daarvoor hadden chemische studies van dit element voornamelijk betrekking op traditionele anorganische aspecten, zoals het aanpakken van de zuur–base-en vastestofchemie van halogeniden en chalcogeniden, met inbegrip van hun overeenkomstige bismuthaten. Dat werk werd aangevuld met enkele eenvoudige coördinatieverbindingen en organobismuth-soorten en de eerste stappen in ongewone verbindingen met polycaties en polyanionen.

de meer recente, Grotere appreciatie heeft plaatsgevonden vanwege het bewustzijn van zeer uitzonderlijke bismutverbindingen, waarvan de fysische en chemische eigenschappen niet lijken op die welke kenmerkend zijn voor andere elementen en van invloed zijn op vele wetenschappelijke disciplines in de chemie, fysica en materiaalwetenschappen. Bismut is een van de zwaarste in wezen niet-radioactieve elementen van het Periodiek Systeem (209Bi heeft een halfwaardetijd van 2,01 × 1019 jaar!) en, als zodanig, bezit enorme spin-Baan koppeling. Dit element vertoont ook een stereochemisch actieve 6S2 eenzame paar elektronen, kan een grote diversiteit van coördinatiegetallen en bindingsmodi aannemen, vormt samenstellingen met een breed scala van nucleariteiten, en heeft de mogelijkheid om alle geoxideerde en gereduceerde toestanden van 5+ Aan 3– in samenstellingen met bismut–bismut, bismut–metaal, en bismut–nietmetale interacties aan te nemen. Om een aantal van de ongelooflijke eigenschappen van bismut te benadrukken, presenteren we dit anorganische Chemieforum, “Bismut—het magische Element”, om de diversiteit van zijn verbindingen die anorganische, Organo–elementen en anorganisch-organische hybride varianten omspant te demonstreren en om het enorme potentieel voor vooruitgang te benadrukken dat nog steeds bestaat in toekomstige studies van bismut-gebaseerde wetenschap.

vanuit een fundamenteel chemisch oogpunt, herkent men het verschijnen van nieuwe klassen van bismutverbindingen met zeer ongewone structuren en chemische eigenschappen die uit nieuwe synthetische concepten zijn voortgekomen. Naast Grote bismutpolyanionen en polycaties omvat dit ook heteroatomische kooien, zoals de Bi-N verbindingen die Axel Schulz en collega ‘ s hebben gerapporteerd (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03221), of enorme bismut oxido clusters, zoals die gepresenteerd in het artikel door Michael Mehring en coauteurs rapportage van een cerium-gedoteerde polynucleaire Bi–O cluster en zijn degradatie tot gedoteerd bismut oxide (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03240).

verschillende artikelen binnen deze Forumuitgave werpen licht op de variabiliteit van bismut ‘ s potentiële oxidatietoestanden, bindingspartners en coördinatieomgevingen, die lange tijd sterk zijn onderschat. Er worden momenteel nieuwe bismut-gebaseerde katalysatoren ontwikkeld die een opmerkelijk bindingsactiveringspotentieel vertonen, en relevante verbindingen met nieuwe coördinatiemotieven worden onderzocht om dit veld verder uit te breiden. In hun Forum-artikel over de structuur, heteroaromaticiteit en Lewis-zuurgraad van bismepinen bespreken Lichtenberg en coauteurs de eigenschappen van neutrale en kationische bismutverbindingen (DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03189).

een andere zeer actuele richting van bismutonderzoek richt zich op nieuwe materialen. De eigenschap van bismut is een periode 6 element—dat wil zeggen, een element dat wordt beïnvloed door relativistische effecten—maakt het zo speciaal als de 6S–6p buren thallium, lood en polonium, maar zonder dat het zo giftig. Daarom is het een perfecte kandidaat voor het ontwikkelen van functionele verbindingen en materialen die ook duurzaam kunnen zijn. Dit geldt vooral voor perovskiet-gerelateerde fotovoltaïsche cel materialen die de momenteel populaire maar giftige loodverbindingen kunnen vervangen, die wordt behandeld door verschillende artikelen in dit Forum kwestie. Deze omvatten rapporten over bismuttrihaliden van Canepa, Cheetham en coauteurs (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03214) evenals Mao, Seshadri en coauteurs (DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03415), multinary halogenido bismuthates door Heine en coauteurs (DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03287), en een halfgeleidend Bi2O2(C4O4) metaal–organisch kader bereid door Horcajada en coauteurs (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03290).

het potentiële gebruik van vooral polaire halidobismutaten als niet-lineair diëlektrische en optische materialen motiveert ook het onderzoek naar de ferro-elektrische eigenschappen, zoals beschreven in het uitgebreide artikel van Jakubas et al. op de op bismut gebaseerde Organisch-anorganische hybride (C2H5NH3)2 en zijn faseovergangen (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03193). Bovendien wordt bismut gevonden in enkele van de best presterende thermo-elektrische materialen; Schulz en coauteurs rapporteren bijvoorbeeld over nieuwe methoden voor ionisch-vloeibaar-gebaseerde lagetemperatuursynthese van fase-zuivere kristallijne bismut chalcogenide nanodeeltjes (DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03060). Bovendien zijn de enorme spin–orbit-koppeling-effecten van het element verantwoordelijk voor topologische en kwantum-materiële eigenschappen, een gebied dat een decennium geleden vrijwel onbekend was. Dit wordt uitvoerig besproken in het artikel door Anna Isaeva en Michael Ruck (DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03461).

hedendaagse en innovatieve synthetische benaderingen hebben geleid tot verdere uitbreidingen in de ontwikkeling van nieuwe op bismut gebaseerde vaste stoffen. Naast de toepassing van lagetemperatuursynthese zoals de hierboven genoemde Ionische-vloeistofgebaseerde methoden, heeft het gebruik van bismut-flux technieken in de afgelopen jaren hieraan bijgedragen. Het gebruik van het element voor de bereiding van metallic MgNi2Bi4 wordt beschreven door Latturner en coauteurs (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03196), en de synthese van multicomponent transitie-metaalhoudende bismuthiden die op deze manier werden bereid, wordt gerapporteerd door Ovchinnikov en Bobev (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b02881). Toch kunnen conventionele methoden ook worden geoptimaliseerd en op een meer gecontroleerde manier worden toegepast op diepgaande studies, die worden behandeld in het artikel van Nyman en coauteurs, die bismutkationen als een knop bestudeerden om de gecontroleerde assemblage en demontage in anorganische synthese en in de natuur” af te stemmen ” (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03646).

het opmerkelijke feit dat bismut het zwaarste niet-radioactieve metaal in het Periodiek Systeem is en praktisch niet-toxisch is, motiveert de ontwikkeling van een schat aan varianten van potentiële waarde in de geneeskunde en de gezondheidszorg. Inderdaad, de adstringerende, antiseptische en diuretische effecten van de verbindingen zijn bekend en toegepast sinds alchemistische tijden. De bekende Pepto-Bismol (bismut subsalicylaat) en De-Nol (colloïdaal bismut subcitraat) zijn beroemde voorbeelden, maar meer recent onderzoek is gericht op de ontwikkeling van nieuwe beeldvormende contrastmiddelen, bioactieve bismut verbindingen als anti-inflammatoire geneesmiddelen, metallodrugs voor de bestrijding van leishmaniasis, en antitumor en antimicrobiële middelen. In deze context rapporteren Gu, Zhao en coauteurs over bismutoxide nanosheets als radiosensitizers met catalase-achtige activiteit voor hypoxieverlichting en tumorradiotherapie (DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03280). Nochtans, zoals zij erop wijzen, zijn de selectiviteit van de cytotoxiciteit van bismutsamenstellingen en hun potentiële effect op gezonde cellen nog kwesties. Een kritische bespreking van bismut als een “groen” metaal kan worden gevonden in een uitgebreide studie naar de antimicrobiële activiteit en cytotoxiciteit van organobismut thiolaatcomplexen door Andrews en coauteurs (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03550).

gezien de snelle en voortdurende uitbreiding van bismut-gerelateerd onderzoek, dat ook de bereidheid weerspiegelt van onderzoeksinstellingen en financieringsinstellingen wereldwijd om het te ondersteunen, is dit Forum-probleem geenszins een volledig beeld van wat er tegenwoordig in de bismutchemie wordt gedaan. Hierin wilden we een representatieve selectie van onderwerpen presenteren door enkele eersteklas auteurs. We danken ze allemaal voor hun mooie bijdragen en met deze verzameling Forum artikelen hopen we de eetlust op te wekken voor meer onderzoek en verdere ontwikkelingen van de fascinerende en “magische” bismut chemie die over de hele wereld plaatsvindt.