Polioxometalat

Un polioxometalat (en anglès: polyoxometalate, abreujat POM) en química és un ió poliatòmic, normalment un anió, que consta de tres o més oxoanions de metalls de transició units per àtoms d'oxigen compartits en una gran xarxa tancada tridimensional.

Els àtoms metàl·lics són normalment del grup 5 de la taula periòdica o del grup 6 en el seu estat d'oxidació més alt. Entre els exemples hi ha el vanadi (V), niobi (V), tàntal (V), molibdè (VI), i tungstè (VI).

La xarxa pot incloure altres àtoms com fòsfor i silici.

Història

El primer exemple de compostos polioximetalats va ser el fosfomolibdat d'amoni, que conté l'anió [PMo₁₂O₄₀]³⁻, descobert el 1826.^[1]

Entre els descobriments recents hi ha polioxomolibdats molt simètrics i nombrosos materials híbrids orgànics/inorgànics que contenen nuclis de polioxometalats,^[2]^[3] hi ha noves aplicacions potencials pel seu magnetisme inusual^[4] i propietats òptiques.^[5] També se n'estudien aplicacions mèdiques com a antivírics i antitumorals.

Isomerisme

L'isomerisme estructural és comú en els POMs. Per exemple, l'estructura Keggin té cinc isòmers per rotació 60º d'unitats de M₃O₁₃.

α-XM₁₂O₄₀^n-	β-XM₁₂O₄₀^n-	γ-XM₁₂O₄₀^n-	δ-XM₁₂O₄₀^n-	ε-XM₁₂O₄₀^n-

Propietats i aplicacions

Entre altres propietats els ions de l'Estructura keggin són tèrmicament estables i es redueixen reversiblement i això els fa útils com catalitzadors en moltes reaccions orgàniques.

Alguns POM's mostren luminescència.^[6]

Algunes estructures amb metalls tenen propietats magneètiques inusuals^[7] i estan essent investigat per nanocomputadors (vegeu qubits).^[8]

S'investiguen com emblanquinadors de paper en susbstitució del clor^[9] i per descontaminar aigua.

En medicina com antivírics i antitumorals.^[10]

Referències

↑ From Scheele and Berzelius to Müller: polyoxometalates (POMs) revisited and the "missing link" between the bottom up and top down approaches P. Gouzerh, M. Che; L'Actualité Chimique, 2006, 298, 9
↑ Y.-F. Song, D.-L. Long, and L. Cronin, Non covalently connected frameworks with nanoscale channels assembled from a tethered polyoxometalate- pyrene hybrid, Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46, 3900-3904 doi:10.1002/anie.200604734
↑ A novel 3D organic–inorganic hybrid based on sandwich-type cadmium hetereopolymolybdate: [Cd₄(H₂O)₂(2,2′-bpy)₂] Cd[Mo₆O₁₂(OH)₃(PO₄)₂(HPO₄)₂]₂ [Mo₂O₄(2,2′-bpy)₂]₂•3H₂O, Hong-Xu Guo and Shi-Xiong Liu Inorganic Chemistry Communications 7, 11, (2004), 1217 doi:10.1016/j.inoche.2004.09.010
↑ Classical and Quantum Magnetism in Giant Keplerate Magnetic Molecules Achim Müller, Marshall Luban, Robert Modler, Paul Kögerler, Maria Axenovich, Jürgen Schnack, Paul Canfield, Sergey Bud'ko, Neil Harrison. ChemPhysChem 2001, 2, 517.
↑ Field-dependent magnetic parameters in Ni₄Mo₁₂: Magnetostriction at the molecular level? Jürgen Schnack, Mirko Brüger, Marshall Luban, Paul Kögerler, Emilia Morosan, Ronald Fuchs, Robert Modler, Hiroyuki Nojiri, Ram C. Rai, Jinbo Cao, Janice L. Musfeldt, Xing Wei. Phys. Rev. B 2006, 73, 094401.
↑ Regular Two-Dimensional Molecular Array of Photoluminescent Anderson-type Polyoxometalate Constructed by Langmuir-Blodgett Technique Takeru Ito, Hisashi Yashiro, Toshihiro Yamase, Langmuir, 22 (6), 2806 -2810, (2006) doi:10.1021/la052972w S0743-7463(05)02972-0
↑ Polyoxovanadates: High-Nuclearity Spin Clusters with Interesting Host-Guest Systems and Different Electron Populations. Synthesis, Spin Organization, Magnetochemistry, and Spectroscopic Studies A Müller, R Sessoli,E Krickemeyer, H Bögge, J Meyer, D Gatteschi, L Pardi, J Westphal, K Hovemeier, R Rohlfing, J Döring, F Hellweg, C Beugholt and M Schmidtmann Inorg. Chem., 36 (23), 5239 -5250, 1997.
↑ Spin qubits with electrically gated polyoxometalate molecule J. Lehmann, A. Gaita-Ariño, E. Coronado, D. Loss Nature Nanotechnology 2, 312 - 317 (2007) doi:10.1038/nnano.2007.110
↑ Alternatives for lignocellulosic pulp delignification using polyoxometalates and oxygen: a review A. R. Gaspar, J. A. F. Gamelas, D. V. Evtuguin and C P Neto Green Chem., 2007, 9, 717 - 730, doi:10.1039/b607824a
↑ Polyoxometalates in Medicine Jeffrey T. Rhule, Craig L. Hill, and Deborah A. Judd Chem. Rev., 98 (1), 327 -358, 1998.

Bibliografia

D. L. Long, E. Burkholder, and L. Cronin, 'Polyoxometalate clusters, nanostructures and materials: From self assembly to designer materials and devices', Chem. Soc. Rev., 2007, 36, 105-121.DOI: 10.1039/b502666k[1]
M.T. Pope "Heteropoly and Isopoly Oxometalates", Springer Verlag, New York, (1983).
M.T. Pope, A. Müller, Polyoxometalate Chemistry: An Old Field with New Dimensions in Several Disciplines, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1991, 30, 34.
Special volume on "Polyoxometalates", Chem.Rev.,1998, 98, 1

[gouzerh-1] From Scheele and Berzelius to Müller: polyoxometalates (POMs) revisited and the "missing link" between the bottom up and top down approaches P. Gouzerh, M. Che; L'Actualité Chimique, 2006, 298, 9

[2] Y.-F. Song, D.-L. Long, and L. Cronin, Non covalently connected frameworks with nanoscale channels assembled from a tethered polyoxometalate- pyrene hybrid, Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46, 3900-3904 doi:10.1002/anie.200604734

[3] A novel 3D organic–inorganic hybrid based on sandwich-type cadmium hetereopolymolybdate: [Cd₄(H₂O)₂(2,2′-bpy)₂] Cd[Mo₆O₁₂(OH)₃(PO₄)₂(HPO₄)₂]₂ [Mo₂O₄(2,2′-bpy)₂]₂•3H₂O, Hong-Xu Guo and Shi-Xiong Liu Inorganic Chemistry Communications 7, 11, (2004), 1217 doi:10.1016/j.inoche.2004.09.010

[4] Classical and Quantum Magnetism in Giant Keplerate Magnetic Molecules Achim Müller, Marshall Luban, Robert Modler, Paul Kögerler, Maria Axenovich, Jürgen Schnack, Paul Canfield, Sergey Bud'ko, Neil Harrison. ChemPhysChem 2001, 2, 517.

[5] Field-dependent magnetic parameters in Ni₄Mo₁₂: Magnetostriction at the molecular level? Jürgen Schnack, Mirko Brüger, Marshall Luban, Paul Kögerler, Emilia Morosan, Ronald Fuchs, Robert Modler, Hiroyuki Nojiri, Ram C. Rai, Jinbo Cao, Janice L. Musfeldt, Xing Wei. Phys. Rev. B 2006, 73, 094401.

[6] Regular Two-Dimensional Molecular Array of Photoluminescent Anderson-type Polyoxometalate Constructed by Langmuir-Blodgett Technique Takeru Ito, Hisashi Yashiro, Toshihiro Yamase, Langmuir, 22 (6), 2806 -2810, (2006) doi:10.1021/la052972w S0743-7463(05)02972-0

[7] Polyoxovanadates: High-Nuclearity Spin Clusters with Interesting Host-Guest Systems and Different Electron Populations. Synthesis, Spin Organization, Magnetochemistry, and Spectroscopic Studies A Müller, R Sessoli,E Krickemeyer, H Bögge, J Meyer, D Gatteschi, L Pardi, J Westphal, K Hovemeier, R Rohlfing, J Döring, F Hellweg, C Beugholt and M Schmidtmann Inorg. Chem., 36 (23), 5239 -5250, 1997.

[8] Spin qubits with electrically gated polyoxometalate molecule J. Lehmann, A. Gaita-Ariño, E. Coronado, D. Loss Nature Nanotechnology 2, 312 - 317 (2007) doi:10.1038/nnano.2007.110

[9] Alternatives for lignocellulosic pulp delignification using polyoxometalates and oxygen: a review A. R. Gaspar, J. A. F. Gamelas, D. V. Evtuguin and C P Neto Green Chem., 2007, 9, 717 - 730, doi:10.1039/b607824a

[10] Polyoxometalates in Medicine Jeffrey T. Rhule, Craig L. Hill, and Deborah A. Judd Chem. Rev., 98 (1), 327 -358, 1998.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]