szczególny charakter bizmutu został doceniony dopiero w ciągu ostatnich 25 lat. Wcześniej badania chemiczne tego pierwiastka odnosiły się głównie do tradycyjnych aspektów nieorganicznych, takich jak omówienie chemii kwasowo–zasadowej i w stanie stałym halogenków i chalkogenidów, w tym odpowiadających im bizmutanów. Praca ta została uzupełniona o kilka prostych związków koordynacyjnych i organobismutalnych gatunków oraz pierwsze kroki w nietypowych związkach z polikatami i polianionami.

w ostatnim czasie nastąpiło większe uznanie ze względu na świadomość bardzo wyjątkowych związków bizmutu, których właściwości fizyczne i chemiczne nie są podobne do tych charakterystycznych dla innych pierwiastków i mają wpływ na wiele dyscyplin naukowych w chemii, fizyce i materiałoznawstwie. Bizmut jest jednym z najcięższych zasadniczo nieradioaktywnych pierwiastków układu okresowego (209Bi ma okres półtrwania 2,01 × 1019 lat!) i jako taki posiada ogromne sprzężenie spinowo-orbitalne. Pierwiastek ten wykazuje również stereochemicznie aktywną samotną parę elektronów 6s2, może przyjmować dużą różnorodność liczb koordynacyjnych i trybów wiązania, tworzy związki o szerokim zakresie nuklearności i ma zdolność do przyjmowania wszystkich utlenionych i zredukowanych Stanów od 5+ do 3– w związkach z interakcjami bizmut–bizmut, bizmut–metal i bizmut–niemetal. Aby podkreślić niektóre z niesamowitych atrybutów bizmutu, prezentujemy to forum Chemii Nieorganicznej, „bizmut – magiczny Element”, aby pokazać różnorodność jego związków, które obejmują nieorganiczne, organiczne i nieorganiczno–organiczne warianty hybrydowe i podkreślić ogromny potencjał postępu, który nadal istnieje w przyszłych badaniach nauki opartej na bizmucie.

z podstawowego punktu widzenia chemicznego, rozpoznaje się pojawienie się nowych klas związków bizmutu o bardzo nietypowych strukturach i właściwościach chemicznych, które wyłoniły się z nowych koncepcji syntetycznych. Oprócz dużych polianionów i polikacji bizmutu, obejmuje to klatki heteroatomowe, takie jak związki Bi – n zgłaszane przez Axela Schulza i współpracowników (DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03221), lub ogromne klastry oksydo bizmutu, takie jak te przedstawione w artykule Michaela Mehringa i współautorów opisujących wielojądrową klaster bi–O z domieszką ceru i jego degradację do domieszkowanego tlenku bizmutu (DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03240).

kilka artykułów na tym forum rzuca światło na zmienność potencjalnych Stanów utleniania bizmutu, partnerów wiążących i środowisk koordynacji, które były znacznie niedoceniane przez długi czas. Obecnie opracowywane są nowe katalizatory na bazie bizmutu, które wykazują niezwykły potencjał aktywacji wiązania, a odpowiednie związki z nowymi motywami koordynacyjnymi są badane w celu dalszego rozszerzenia tej dziedziny. W swoim artykule na Forum o strukturze, heteroaromatyczności i kwasowości bizmutu Lewisa, Lichtenberg i współautorzy omawiają właściwości obojętnych i kationowych związków bizmutu (DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03189).

kolejny bardzo aktualny kierunek badań bizmutu dotyczy nowych materiałów. Właściwość bizmutu jako pierwiastka z okresu 6—to znaczy pierwiastka, na który wpływają efekty relatywistyczne—sprawia, że jest on tak wyjątkowy, jak jego sąsiedzi 6s–6P, Tal, ołów i polon, ale nie jest tak toksyczny. Dlatego jest idealnym kandydatem do opracowania funkcjonalnych związków i materiałów, które mogą być również zrównoważone. Dotyczy to zwłaszcza materiałów ogniw fotowoltaicznych związanych z perowskitem, które mogłyby zastąpić popularne obecnie, ale toksyczne związki ołowiu, o czym mówi kilka artykułów w tym wydaniu Forum. Należą do nich doniesienia o trihalidach bizmutu z Canepa, Cheetham i coautors (DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03214), jak również Mao, Seshadri i współautorzy (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03415), wielowarstwowe halogeno-bizmutany firmy Heine i współautorów (Doi: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03287) oraz półprzewodnikową strukturę metalowo–organiczną Bi2O2(C4O4) przygotowaną przez Horcajadę i współautorów (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03290).

potencjalne zastosowanie szczególnie polarnych bizmutanów halido jako nieliniowych materiałów dielektrycznych i optycznych również motywuje do badania właściwości ferroelektrycznych, jak szczegółowo opisano w obszernym artykule Jakubas et al. na bazie bizmutu organiczno-nieorganicznej hybrydy (C2H5NH3)2 i jej przejściach fazowych (Doi: 10.1021/acs.inorgchem.9b03193). Ponadto bizmut znajduje się w niektórych z najlepszych materiałów termoelektrycznych; na przykład Schulz i współautorzy raportują o nowych metodach niskotemperaturowej syntezy jonowo-cieczowej z czystymi fazowo krystalicznymi nanocząstkami chalkogenidu bizmutu (DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03060). Ponadto ogromne efekty sprzężenia spinowo-orbitalnego pierwiastka są odpowiedzialne za właściwości topologiczne i kwantowo-materiałowe, pole, które było praktycznie nieznane dekadę temu. Jest to wyczerpująco zbadane w artykule Anny Isaevy i Michaela Rucka (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03461).

współczesne i innowacyjne metody syntetyczne doprowadziły do dalszego rozwoju nowych ciał stałych opartych na bizmucie. Oprócz zastosowania syntezy niskotemperaturowej, takiej jak wspomniane powyżej metody jonowo-cieczowe, w ostatnich latach do tego aspektu dodano techniki bizmutu-topnika. Zastosowanie pierwiastka do wytwarzania metalicznego MgNi2Bi4 zostało opisane przez Latturnera i współautorów (DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03196), a synteza wieloskładnikowych bizmutidów zawierających metale przejściowe, które zostały przygotowane w ten sposób, została opisana przez Ovchinnikova i Bobeva (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b02881). Mimo to, konwencjonalne metody można również zoptymalizować i zastosować w bardziej kontrolowany sposób po dogłębnych badaniach, o których mowa w artykule Nymana i współautorów, którzy badali kationy bizmutu jako pokrętło do „dostrojenia” kontrolowanego montażu i demontażu w syntezie nieorganicznej i w przyrodzie (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03646).

niezwykły fakt, jak wspomniano wcześniej, że bizmut jest najcięższym metalem nieradioaktywnym w układzie okresowym i jest praktycznie nietoksyczny, motywuje do rozwoju bogactwa wariantów potencjalnej wartości w medycynie i opiece zdrowotnej. Rzeczywiście, działanie ściągające, antyseptyczne i moczopędne jego związków było znane i stosowane od czasów alchemicznych. Znany Pepto-Bizmol (bizmut subsalicylan) i De-Nol (koloidalny bizmut subcytrate) są słynnymi przykładami, ale nowsze badania zostały skierowane w kierunku rozwoju nowych środków kontrastowych obrazowania, bioaktywnych związków bizmutu jako leki przeciwzapalne, metalodruki do zwalczania leiszmaniozy oraz środki przeciwnowotworowe i przeciwdrobnoustrojowe. W tym kontekście gu, Zhao i współautorzy donoszą o nanosheetach tlenku bizmutu jako radiosensytyzatorach o aktywności podobnej do katalazy do łagodzenia niedotlenienia i radioterapii nowotworów (DOI: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03280). Jednak, jak podkreślają, selektywność cytotoksyczności związków bizmutu i ich potencjalny wpływ na zdrowe komórki są nadal problemem. Krytyczna dyskusja bizmutu jako” Zielonego ” metalu można znaleźć w kompleksowym badaniu aktywności przeciwbakteryjnej i cytotoksyczności kompleksów tiolanowych organobismutu przez Andrewsa i współautorów (Doi: 10.1021 / acs.inorgchem.9b03550).

biorąc pod uwagę szybki i ciągły rozwój badań związanych z bizmutem, co również odzwierciedla gotowość instytucji badawczych i agencji finansujących na całym świecie do wspierania go, ten problem Forum nie jest bynajmniej pełnym obrazem tego, co się robi w chemii bizmutu w tych dniach. W niniejszym dokumencie zamierzaliśmy przedstawić reprezentatywny wybór tematów przez niektórych autorów pierwszej klasy. Dziękujemy wszystkim za ich wspaniały wkład, a dzięki tej kolekcji artykułów na Forum mamy nadzieję pobudzić apetyt na dalsze badania i dalszy rozwój fascynującej i” magicznej ” chemii bizmutu na całym świecie.