Superátomo

En química, un superátomo es cualquier grupo de átomos que parecen exhibir algunas de las propiedades de los átomos elementales.

Los átomos de sodio, cuando se enfrían a partir del vapor, se condensan naturalmente en grupos, que contienen preferentemente un número mágico de átomos (2, 8, 20, 40, 58, etc.), con el electrón más externo de cada átomo entrando en un orbital que abarca todos los átomos del cúmulo. Los superátomos tienden a comportarse químicamente de una manera que les permitirá tener una capa cerrada de electrones, en este nuevo esquema de conteo.

Clústeres de aluminio

Ciertos grupos de aluminio tienen propiedades de superatomo. Estos grupos de aluminio se generan como aniones (Al⁻
_n con n = 1, 2, 3, … ) en gas helio y reaccionó con un gas que contenía yodo. Cuando se analiza mediante espectrometría de masas, un producto de reacción principal resulta ser Al
₁₃I⁻
>. Estos grupos de 13 átomos de aluminio con un electrón adicional agregado no parecen reaccionar con el oxígeno cuando se introduce en la misma corriente de gas, lo que indica un carácter similar a un haluro y un número mágico de 40 electrones libres. Un grupo de este tipo se conoce como superhalógeno. El componente del clúster en Al
₁₃I⁻
es similar a un ion yoduro o mejor aún, un ion bromuro. El Al
₁₃I⁻
₂ se comporte químicamente como el ion triyoduro.

De manera similar, se ha observado que Al
₁₄ grupos con 42 electrones (2 más que los números mágicos) parecen exhibir las propiedades de un metal alcalinotérreo que normalmente adopta +2 estados de valencia. Solo se sabe que esto ocurre cuando hay al menos 3 átomos de yodo unidos a un Al⁻
₁₄ clúster, Al
₁₄I⁻
>₃. El grupo aniónico tiene un total de 43 electrones itinerantes, pero los tres átomos de yodo eliminan cada uno de los electrones itinerantes para dejar 40 electrones en la capa de gelatina.

Es particularmente fácil y confiable estudiar grupos atómicos de átomos de gas inerte mediante simulación por computadora porque la interacción entre dos átomos se puede aproximar muy bien mediante el potencial de Lennard-Jones. Hay otros métodos disponibles y se ha establecido que los números mágicos son 13, 19, 23, 26, 29, 32, 34, 43, 46, 49, 55, etc.

• Al
  ₇ = la propiedad es similar a los átomos de germanio.
• Al
  ₁₃ = la propiedad es similar a los átomos de halógeno, más específicamente, cloro.
  • Al
    ₁₃I⁻
    _x, donde x = 1–13.
• Al
  ₁₄ = la propiedad es similar a los metales de tierra alcalinos.
  • Al
    ₁₄I⁻
    _x, donde x = 1–14.
• Al
  ₂₃
• Al
  ₃₇
• Al
  ₅O⁻
  ₄

Otros grupos

• Li(HF)₃Li = (HF)₃ interior causa 2 electrones valence de la Li para orbitar toda la molécula como si fuera el núcleo de un átomo.
• Li (NH₃)₄ = Tiene un electron difuso orbitando alrededor Li (NH₃)+4 Core, es decir, imita un átomo alcalino-metal.
• Be (NH)₃)₄ = Tiene dos electrones difusos orbitando alrededor Be (NH)₃)2+4 Core, es decir, imita a He-atom.

• VSi₁₆F = tiene unión iónica.
• Un racimo de 13 átomos de platino se convierte en altamente paramagnético, mucho más que el platino mismo.
• Un racimo de 2.000 átomos de rubidio.

Complejos de superátomos

Los complejos de superatomos son un grupo especial de superatomos que incorporan un núcleo metálico estabilizado por ligandos orgánicos. En los complejos de cúmulos de oro protegidos con tiolato se puede utilizar una sencilla regla de conteo de electrones para determinar el número total de electrones (n_e) que corresponden a un número mágico mediante,

ne=N. . A− − M− − z{displaystyle No. ¿Qué?

donde N es el número de átomos de metal (A) en el núcleo, estilo v es la valencia atómica, M es el número de electrones retirados ligandos, y z es la carga general del complejo. Por ejemplo, el Au₁₀₂(p-MBA)₄₄ tiene 58 electrones y corresponde a un número mágico de capa cerrada.

Complejos de superatom de oro

• Au₂₅(SMe)−18
• Au₁₀₂(p⁻MBA)₄₄
• Au₁₄₄(SR)₆₀

Otros complejos de superatom

• Ga₂₃(N(Si)₃)₃)₂)₁₁
• Al₅₀(C)₅(CH)₃)₅)₁₂
• Re₆Se₈Cl₂ – En 2018, los investigadores produjeron copos de 15 nm de este material superatomico. Ellos anticipan que un monocapa será un semiconductor superatomico 2-D y ofrecerá nuevos materiales 2-D con propiedades inusuales y afinables.
• Organo− Superatoms basados en Zintl:[Ge₉(CHO)₃] y [Ge₉(CHO)]