“這一發現為許多工業化學反應開辟了新的可能性,更新了成鍵規則,改變了教科書的內容。”《科學新聞》雜誌曾如此評論該項目中發現銥元素+IX氧化態的研究工作。
氧化態是化學中常用的基本概念之一🙇🏿♀️🔋,亦是門捷列夫發現元素周期律的重要基礎🥨。它是元素的固有性質🍹,能夠反映元素在化合物及反應過程中得失電子的能力🏃。100多年來,實驗已知所有化學元素最高氧化態為+VIII價,直至四氧化銥正離子([IrO4]+)將之改寫。
采用脈沖激光濺射方法產生金屬銥(Ir)原子並和氧氣分子反應,研究者們在惰性氬基質中順利製備得到中性四氧化銥分子。紅外吸收光譜實驗結合量子化學理論計算證明該分子具有所有IrO4異構體中最穩定的D2d結構🚵♀️,其中銥具有d1電子組態,處於+VIII氧化態。在此基礎上👨🦽,項目組利用自主發展建立的基於串級飛行時間質譜技術的高靈敏紅外光解離光譜實驗裝置,實驗證實氣相四氧化銥離子具有正四面體構型,其中銥具有d0電子組態,處於+IX價態。
從+VIII價態到+IX價態,化學元素最高氧化態的刷新🙆🏻♀️,令該項研究在2014年10月順利發表於《自然》雜誌。美國化學會《化學與工程新聞》雜誌亦將之評為2014年度十大化學研究。
據周鳴飛介紹,穩定的高氧化態化合物時常被用作工業反應中的氧化劑和催化劑👨❤️💋👨。若能夠找
到[IrO4]+離子的宏觀合成方法,一些重要的氧化和催化反應應用或有望得到開發🦶🏼。