神奇超卤素净化空气


  一个国际研究小组发现了一种新的磁性超卤素(superhalogens),就是一种原子簇,它表现出不寻常的稳定性,具有特定的尺寸和组成,这可用于推进材料科学,使科学家们创造出新型的盐,这种盐具有磁场和超氧化性能,这是以前从未发现过的。

  这一发现发表于2月10日,就刊登在《早期视点》(Early View)一期,属于国际化学杂志《应用化学•国际版》(Angewandte Chemie International Edition),所依据的理论工作的研究人员来自弗吉尼亚联邦大学(Virginia Commonwealth University),麦克尼斯州立大学(McNeese State University)和北京大学(Peking University),实验工作是在约翰斯•霍普金斯大学(Johns Hopkins University)进行的。

  不像传统的超卤素那样,所包含的一个金属原子是在核心,周围围绕着一些卤素原子,本研究小组发现的是磁性超卤素,它所包含的是化学计量(stoichiometric)的金属卤基部分,也是在核心,而且有一个另外的卤素与它连接。

  这一新的化学物质叫做超卤素,这是模仿卤素的化学性质,卤素是周期表中的一类元素,即,碘(iodine),砹(astatine),溴(bromine),氟(fluorine)和氯(chlorine)。卤一词的意思是“盐原”( salt-former),以上元素之一结合钠,就可以形成盐。

  具体来说,这个簇就是MnxCl2x+1,其中x = 1,2,3,等等,包含的锰和氯原子在核心,只有一个氯原子相连接。锰原子带有很大的磁矩(magnetic moment),因此使这些超卤素具有磁性。

  “现在人们可以设计和合成甚至未知的超卤素,这只需改变金属原子,把锰改为其他过渡金属(transition metal)原子,把氯改为其他卤素原子。除了它们可用作氧化剂(oxidizing agent)之外,具有磁性也打开了一扇大门,可以合成新的盐类,”主要研究者普鲁•耶拿(Puru Jena)说,他是弗吉尼亚联邦大学博士和著名物理学教授。

  据耶拿说,超卤素就像卤素,在这个意义上说,它们形成负离子,但它们的亲和性是可以吸引电子,远远超过任何卤素原子。负离子是有用的,可用作氧化剂,用以净化空气,也可在血清素(serotonin)释放中振奋情绪。

  “超卤素可以做同样的事情,就像卤一样,只是可以做得更好,”耶拿说。他说:“超卤素能够携带大量的氟和氯,也可用于对抗生物制剂(biological agents)。”

  “此外,超卤素由于有巨大的电子亲和力,所以就可以使金属原子的内核电子(inner core electrons)卷入化学反应,从而从根本上引起新的化学反应,”耶拿说。

  去年10月,耶拿和他的同事报道的这一发现,也就是一种新的高度阴性化学物质,称为超级卤化物(hyperhalogens),它使用超卤素作为构成要素,围绕着一个金属原子。这种化学物质可应用于许多行业。