Новости химической науки > Медь-цинковый кластер – «молекула» латуни

Несмотря на то, что цинк был открыт только в XVI веке, сплав меди и цинка – латунь была известна уже древним римлянам, теперь исследователям из Германии удалось выделить первый образец «молекулярной латуни» – молекулярный кластер со связью Cu–Zn [1].

Несмотря на то, что химические свойства различных сплавов хорошо известны, понимание того, какие особенности строения определяют те или иные физические или химические свойства сплавов, до сих пор представляет собой загадку для людей. С помощью подхода «снизу вверх» (bottom-up approach), исследователи стараются получать наименьшие по размеру интерметаллические компоненты и определять те границы, которые отделяют свойства молекулярных интерметаллических кластеров от свойств полноразмерных материалов. Таким образом создание молекулярных кластеров, имитирующих известные сплавы, может оказаться полезным для получения информации об особенностях связывания в материалах.

Впервые получено молекулярное соединение со связью Cu–Zn. (Рисунок из Chem. Commun., 2014, DOI: 10.1039/c4cc03401e)

Как отмечает Роланд Фишер (Roland Fischer), основная проблема синтеза таких материалов заключается в правильном подборе прекурсоров. По его словам, с термодинамической точки зрения образование многих таких кластеров возможно, но для того, чтобы получить структуру, даже возможную с точки зрения термодинамики, необходимо пойти правильным путем. Он добавляет, что комплексные соединения, содержащие связь между металлами, относящимися к первому ряду переходных металлов. Это обстоятельство связано со слабым перекрыванием d-орбиталей металлоцентров с небольшим радиусом.

В процессе изучения низковалентных металлоорганических комплексов цинка [2] в комбинации с тщательно подобранными комплексами меди, функционализированными изонитрильными лигандами, Фишеру и его коллегам получить лигандные кластеры меди и цинка, более того, полученный кластер с ядром Cu₄Zn₄ является первым примером молекулярного кластера с ковалентной связью цинк-медь (длина связи 2.498(2) Ангстрем).

В полученном кластере четыре атома меди располагаются в вершинах тетраэдра, при этом на каждой грани этого тетраэдра располагается атом цинка, при этом атомы цинка формируют еще один тетраэдр. Фактически расположение атомов металлов в двойном тетраэдре Cu₄Zn₄ близко по строению к типу организации атомов цинка и меди в хорошо известной фазе латуни – γ-латуни. Как говорит Камерон Джонс (Cameron Jones) из Университета Монаш (Австралия), полученный Фишером кластер можно рассматривать просто как кусок латуни, окруженный и стабилизированный лигандами.

Как отмечает Фишер, он и его коллеги счастливы обнаружить структурные сходства между полученным молекулярным кластером и строением интерметаллических сплавов. Теперь в планах исследователей как получение новых молекулярных кластеров, строение которых моделирует строение известных сплавов, так и поиск связи между строением и свойствами сплавов.

Источники: [1] Chem. Commun., 2014, DOI: 10.1039/c4cc03401e; [2] Science, 2004, 305, 1136 (DOI: 10.1126/science.1101356)

метки статьи: #неорганическая химия, #элементоорганическая химия