证实+IX氧化价态“:改变教科书的内容”

作者:摄影: 视频: 来源:新闻文化网发布时间:2019-05-27

这一发现为许多工业化学反应开辟了新的可能性,更新了成键规则,改变了教科书的内容。”《科学新闻》杂志曾如此评论该项目中发现铱元素+IX氧化态的研究工作。

氧化态是化学中常用的基本概念之一,亦是门捷列夫发现元素周期律的重要基础。它是元素的固有性质,能够反映元素在化合物及反应过程中得失电子的能力。100多年来,实验已知所有化学元素最高氧化态为+VIII价,直至四氧化铱正离子([IrO4]+)将之改写。

采用脉冲激光溅射方法产生金属铱(Ir)原子并和氧气分子反应,研究者们在惰性氩基质中顺利制备得到中性四氧化铱分子。红外吸收光谱实验结合量子化学理论计算证明该分子具有所有IrO4异构体中最稳定的D2d结构,其中铱具有d1电子组态,处于+VIII氧化态。在此基础上,项目组利用自主发展建立的基于串级飞行时间质谱技术的高灵敏红外光解离光谱实验装置,实验证实气相四氧化铱离子具有正四面体构型,其中铱具有d0电子组态,处于+IX价态。

+VIII价态到+IX价态,化学元素最高氧化态的刷新,令该项研究在201410月顺利发表于《自然》杂志。美国化学会《化学与工程新闻》杂志亦将之评为2014年度十大化学研究。

据周鸣飞介绍,稳定的高氧化态化合物时常被用作工业反应中的氧化剂和催化剂。若能够找

[IrO4]+离子的宏观合成方法,一些重要的氧化和催化反应应用或有望得到开发。


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