Введение

Атомный кластер, проявляющий свойства элементарных атомов.

В химии суператом – это любое скопление атомов, демонстрирующее некоторые свойства, характерные для отдельных атомов. Атомы натрия при охлаждении из парообразного состояния естественным образом конденсируются в кластеры, предпочтительно содержащие «магическое» число атомов (2, 8, 20, 40, 58 и т.д.), при этом внешний электрон каждого атома попадает в орбиталь, охватывающую все атомы в кластере. Суператомы, как правило, химически ведут себя таким образом, чтобы достичь заполненной электронной оболочки, согласно этой новой системе подсчета.

Алюминиевые кластеры

Некоторые алюминиевые кластеры обладают сверхатомными свойствами. Эти алюминиевые кластеры генерируются в виде анионов (Aln− с n = 1, 2, 3, ...) в гелиевом газе и взаимодействуют с газом, содержащим йод. При анализе методом масс-спектрометрии основным продуктом реакции оказывается кластер из 13 атомов алюминия с добавленным электроном. Этот кластер не проявляет реакционной способности к кислороду при его введении в тот же газовый поток, что указывает на галоидоподобный характер и магическое число 40 свободных электронов. Такой кластер известен как супергалоген. Компонент кластера в ионе аналогичен иону йодида или, точнее, иону бромида. Ожидается, что соответствующий кластер будет химически вести себя как трииодид-ион. Изучение атомных кластеров атомов инертных газов особенно легко и надежно проводить с помощью компьютерного моделирования, поскольку взаимодействие между двумя атомами можно очень хорошо аппроксимировать потенциалом Леннарда-Джонса. Другие методы также доступны, и установлено, что магические числа составляют: 13, 19, 23, 26, 29, 32, 34, 43, 46, 49, 55 и т.д. = свойство аналогично свойствам атомов германия. = свойство аналогично свойствам атомов галогенов, в частности, хлора. , где = свойство аналогично свойствам щелочноземельных металлов. , где .

Другие кластеры

Li(HF)3Li = внутренняя часть (HF)3 заставляет 2 валентных электрона лития вращаться вокруг всей молекулы, как будто вокруг атомного ядра. Li(NH3)4 = имеет один диффузный электрон, вращающийся вокруг ядра Li(NH3)4+, то есть имитирует атом щелочного металла. Be(NH3)4 = имеет два диффузных электрона, вращающихся вокруг ядра Be(NH3)4(2+), то есть имитирует атом гелия. Кластер из 13 атомов платины становится сильно парамагнитным, значительно сильнее, чем сама платина. Кластер из 2000 атомов рубидия.

Суператомные комплексы

Суператомные комплексы – это особая группа суператомов, включающая металлическое ядро, стабилизированное органическими лигандами. В комплексах кластеров золота, защищенных тиолатами, для определения общего числа электронов (ne), соответствующих магическому числу, можно использовать простое правило подсчета электронов по формуле:

где N – количество атомов металла (A) в ядре, v – атомная валентность, M – количество электроноакцепторных лигандов, а z – общий заряд комплекса. Например, Au102(pMBA)44 имеет 58 электронов и соответствует магическому числу замкнутой электронной оболочки.