vismuts speciella karaktär har bara uppskattats verkligen under de senaste 25 åren. Innan dess relaterade kemiska studier av detta element främst till traditionella oorganiska aspekter, såsom att ta itu med syrabasen och fast tillståndskemi hos halogenider och kalkogenider, inklusive deras motsvarande vismutater. Det arbetet kompletterades med några enkla koordinationsföreningar och organobismutarter och de första stegen i ovanliga föreningar med polykationer och polyanioner.

den nyare, större uppskattningen har inträffat på grund av medvetenheten om mycket exceptionella vismutföreningar, vars fysikaliska och kemiska egenskaper inte är som de som är karakteristiska för andra element och påverkar många vetenskapliga discipliner inom kemi, fysik och materialvetenskap. Vismut är en av de tyngsta väsentligen icke-radioaktiva elementen i det periodiska systemet (209bi har en halveringstid på 2,01 1019 år!) och, som sådan, har enorm spin-orbit koppling. Detta element uppvisar också ett stereokemiskt aktivt 6S2 ensamt par elektroner, kan anta en stor mångfald av koordinationsnummer och bindningslägen, bildar föreningar med ett brett spektrum av nukleariteter och har förmågan att anta alla oxiderade och reducerade tillstånd från 5+ till 3– i föreningar med vismut–vismut, vismut–metall och vismut–icke-metallinteraktioner. För att lyfta fram några av de otroliga egenskaperna hos vismut presenterar vi detta oorganiska Kemiforum, ”vismut—det magiska elementet”, för att visa upp mångfalden av dess föreningar som spänner över oorganiska, organiska element och oorganiska organiska hybridvarianter och för att betona den enorma potentialen för framsteg som fortfarande finns i framtida studier av vismutbaserad vetenskap.

ur en grundläggande kemisynpunkt känner man igen utseendet på nya klasser av vismutföreningar med mycket ovanliga strukturer och kemiska egenskaper som har framkommit från nya syntetiska begrepp. Förutom stora vismutpolyanioner och polykationer inkluderar detta heteroatomiska burar, såsom Bi–N-föreningar rapporterade av Axel Schulz och medarbetare (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03221), eller enorma vismutoxido-kluster, såsom de som presenteras i artikeln av Michael Mehring och medförfattare som rapporterar ett ceriumdopat polynukleärt Bi–o-kluster och dess nedbrytning till dopad vismutoxid (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03240).

flera artiklar inom detta Forumutgåva belyser variationen i vismuts potentiella oxidationstillstånd, bindande partners och samordningsmiljöer, som har underskattats kraftigt under lång tid. Nya vismutbaserade katalysatorer utvecklas för närvarande som visar anmärkningsvärd bindningsaktiveringspotential, och relevanta föreningar med nya samordningsmotiv undersöks för att ytterligare utöka detta område. I sin Forumartikel om strukturen, heteroaromaticiteten och Lewis-surheten hos bismepiner diskuterar Lichtenberg och medförfattare egenskaperna hos neutrala och katjoniska vismutföreningar (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03189).

en annan mycket aktuell riktning för vismutforskning tar upp nya material. Egenskapen att vismut är ett period 6-element – det vill säga ett element som påverkas av relativistiska effekter—gör det lika speciellt som dess 6s–6p grannar tallium, bly och polonium men utan att vara lika giftigt. Därför är det en perfekt kandidat för att utveckla funktionella föreningar och material som också kan vara hållbara. Detta gäller särskilt för perovskitrelaterade fotovoltaiska cellmaterial som kan ersätta de för närvarande populära men giftiga blyföreningarna, som behandlas av flera artiklar i detta Forumutgåva. Dessa inkluderar rapporter om vismuttrihalider från Canepa, Cheetham och medförfattare (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03214) såväl som Mao, Seshadri och medförfattare (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03415), multinary halogenido bismuthates av Heine och medförfattare (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03287) och en halvledande bi2o2(C4O4) metallorganisk ram som utarbetats av Horcajada och medförfattare (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03290).

den potentiella användningen av speciellt polära halidobismuthater som olinjära dielektriska och optiska material motiverar också undersökning av de ferroelektriska egenskaperna, som beskrivs i den omfattande artikeln av Jakubas et al. på den vismutbaserade organiska oorganiska hybriden (C2H5NH3)2 och dess fasövergångar (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03193). Dessutom finns vismut i några av de mest presterande termoelektriska materialen; till exempel rapporterar Schulz och medförfattare om nya metoder för Jon-vätskebaserad lågtemperatursyntes av fas-rena kristallina vismutkalkogenidnanopartiklar (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03060). Dessutom är elementets enorma spin–orbit-kopplingseffekter ansvariga för topologiska och kvantmaterialegenskaper, ett fält som var praktiskt taget okänt för ett decennium sedan. Detta är omfattande undersökt i artikeln av Anna Isaeva och Michael Ruck (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03461).

samtida och innovativa syntetiska tillvägagångssätt har lett till ytterligare utvidgningar i utvecklingen av nya vismutbaserade fasta ämnen. Förutom tillämpningen av lågtemperatursyntes, såsom de joniska vätskebaserade metoderna som nämns ovan, har användningen av vismutflödestekniker lagt till denna aspekt de senaste åren. Elementets användning för framställning av metallisk MgNi2Bi4 beskrivs av Latturner och medförfattare (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03196), och syntesen av multikomponentövergångsmetallbärande bismuthider som framställdes på detta sätt rapporteras av Ovchinnikov och Bobev (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b02881). Ändå kan konventionella metoder också optimeras och användas på ett mer kontrollerat sätt på fördjupade studier, som behandlas i artikeln av Nyman och medförfattare, som studerade vismutkatjoner som en knopp för att ”ställa in” den kontrollerade montering och demontering i oorganisk syntes och i naturen (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03646).

det anmärkningsvärda faktum som tidigare noterat att vismut är den tyngsta icke-radioaktiva metallen i det periodiska systemet och är praktiskt taget icke-toxisk motiverar utvecklingen av en mängd varianter av potentiellt värde inom medicin och sjukvård. Faktum är att de sammandragande, antiseptiska och diuretiska effekterna av dess föreningar har varit kända och tillämpade sedan alkemistiska tider. Den välkända Pepto-Bismol (vismutsubsalicylat) och De-Nol (kolloidal vismutsubcitrat) är kända exempel, men nyare forskning har riktats mot utveckling av nya bildkontrastmedel, bioaktiva vismutföreningar som antiinflammatoriska läkemedel, metallodrugs för bekämpning av leishmaniasis och antitumör och antimikrobiella medel. I detta sammanhang rapporterar Gu, Zhao och medförfattare om vismutoxidnanosark som radiosensibilisatorer med katalasliknande aktivitet för hypoxilindring och tumörradiotherapy (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03280). Men som de påpekar är selektiviteten hos cytotoxiciteten hos vismutföreningar och deras potentiella effekt på friska celler fortfarande problem. En kritisk diskussion om vismut som en ”grön” metall finns i en omfattande studie om antimikrobiell aktivitet och cytotoxicitet hos organobismuttiolatkomplex av Andrews och medförfattare (DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03550).

Med tanke på den snabba och pågående expansionen av vismutrelaterad forskning, som också återspeglar forskningsinstitutionernas och finansieringsorganens vilja över hela världen att stödja den, är denna Forumfråga inte alls en fullständig bild av vad som görs i vismutkemi dessa dagar. Här tänkte vi presentera ett representativt urval av ämnen av några förstklassiga författare. Vi tackar dem alla för deras fina bidrag och med denna samling av Forumartiklar hoppas vi kunna väcka aptiten för mer forskning och fortsatt utveckling av den fascinerande och ”magiska” vismutkemin som pågår över hela världen.