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硝酸氧铋

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硝酸氧铋是一类名称，适用于许多包含Bi3+，硝酸根离子和氧离子的化合物，可以认为是由Bi2O3、N2O5和H2O形成的化合物。硝酸氧铋的其他名称包括次硝酸铋和硝酸铋酰。在较早的文献中，硝酸氧铋通常被简单地描述为BiONO3。硝酸氧铋曾被称为bismuti或bismutum subnitricum，并被用作白色颜料，用于美容护理以及用作内部和外部使用的温和消毒剂。[3][4]

硝酸氧铋
IUPAC名
pentabismuth;oxygen(2-);nonahydroxide;tetranitrate
别名 碱式硝酸铋
次硝酸铋 [USP:JAN]
识别
CAS号 1304-85-4（Bi5(OH)​9(NO3)​4O）  checkY
10361-46-3（BiONO3）  checkY
PubChem 73415757
ChemSpider 65321938
SMILES
 
  • [N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[N+](=O)([O-])[O-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[O-2].[Bi+3].[Bi+3].[Bi+3].[Bi+3].[Bi+3] [1]
InChI
 
  • 1S/5Bi.4NO3.9H2O.O/c;;;;;4*2-1(3)4;;;;;;;;;;/h;;;;;;;;;9*1H2;/q5*+3;4*-1;;;;;;;;;;-2/p-9
InChIKey QGWDKKHSDXWPET-UHFFFAOYSA-E[1]
ChEBI 31293
DrugBank DB13209
MeSH bismuth+subnitrate
性质
化学式 Bi5H9N4O22 (基本化学式) [1]
摩尔质量 1461.99 g/mol [1] g·mol⁻¹
密度 1.79 g/mL (H2O) [1]
熔点 260°C 时分解 [1]
沸点 260°C 时分解 [1]
溶解性（水） 不溶 [1]
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。
一水合次硝酸铋
IUPAC名
oxobismuthanyl nitrate;hydrate
识别
CAS号 13595-83-0（Bi(OH)2NO3）  checkY
PubChem 129842132
SMILES
 
  • [N+](=O)([O-])O[Bi]=O.O
InChI
 
  • InChI=1S/Bi.NO3.H2O.O/c;2-1(3)4;;/h;;1H2;/q+1;-1;;
InChIKey HFJNHTDBULDRRH-UHFFFAOYSA-N
性质
化学式 BiH2NO5 (基本化学式) [2]
摩尔质量 305 g/mol [2] g·mol⁻¹
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

一些化合物已经通过单晶研究进行了充分表征，并发现它们包含八面体[Bi6Ox(OH)8−x](10-x)+阳离子。有间接证据表明，在Bi(H2O)83+离子聚合后，水溶液中存在八面体阳离子Bi6O4(OH)46+[4]或八面体Bi6(OH)126+[5]存在于酸性溶液中。[6]离子Bi6O4(OH)46+在高氯酸盐化合物Bi6O4(OH)4ClO4·7H2O[7]中发现，与八面体Sn6O4(OH)4簇在氧化亚锡水合物3SnO·H2O中呈等电子态。[5]包含此的化合物为：

Bi6O4(HO)4(NO3)6·H2O[8][9] (相当于BiONO3·0.5 H2O; Bi2O3.N2O5.H2O )
Bi6O4(OH)4(NO3)6.4H2O[10](相当于BiONO3·H2O; Bi2O3.N2O5.6H2O )
[Bi6O4.5(OH)3.5]2(NO3)11 包含两个不同的阳离子，[Bi6O4(OH)4]6+和[Bi6O5(OH)3]5+[11]

化合物Bi6O5(OH)3(NO3)5.3H2O(相当于6Bi2O3.5N2O5.9H2O)也包含八面体单位，但是这次它们合并形成{[Bi6O5(OH)3]5+}2。[12]

另外，某些硝酸氧盐具有层状结构（在卤化铋中也发现了常见的基序）：

Bi2O2(OH)NO3 (相当于BiONO3·0.5 H2O) 包含"[Bi2O2]2+ 层[13]
Bi5O7NO3 与β–Bi5O7I同构[14]

阳离子簇结构

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八面体离子在一个八面体的角处具有6个Bi3+离子。铋原子之间没有共价键，它们通过桥接O2−和OH−阴离子而保持在适当的位置，八个三角形面中的每一个的中心都桥接了三个铋离子。铋离子本质上是四个坐标，并位于平面正方形金字塔的顶点。从头开始对Bi3+的水合机理及其结构进行理论研究，得出的结论是Bi3+离子上的孤对电子具有立体化学活性。[15]

制备

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硝酸硝酸铋可由硝酸铋制得。例如通过添加碱或五水合物，BiNO3·5H2O与KOH的反应使硝酸铋溶液水解，或五水合物的可控热分解。

五水合硝酸铋的热分解过程分为以下几个阶段[16]

当pH < 1时，Bi6O4(OH)4(NO3)6.4H2O (BiNO3.H2O)是第一个固体 产物，加热时会生成Bi6H2O(NO3)O4(OH)4 (BiNO3. 0.5H2O.
在pH 1.2和pH 1.8之间，会发生进一步的水解，并形成Bi6O5(OH)3(NO3)5.3H2O。

热脱水的最终氮氧化产物被认为是Bi5O7NO3,[14]与β–Bi5O7I具有相同的层状结构。[17]氮氧化物热分解的最终阶段是氧化铋，Bi2O3。

参考資料

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 PubChem. Bismuth subnitrate. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. [2020-11-11]. （原始内容存档于2020-11-09） （英语）. 
  2. ^ 2.0 2.1 PubChem. Bismuth subnitrate monohydrate. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. [2020-11-23]. （原始内容存档于2021-04-24） （英语）. 
  3. ^ Sadler, Peter J. Chapter 1. Sykes, A.G. (编). ADVANCES IN INORGANIC CHEMISTRY, Volume 36. Academic Press. 1991. ISBN 0-12-023636-2. 
  4. ^ 4.0 4.1 Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon, Wiberg, Nils , 编, Inorganic Chemistry, 由Eagleson, Mary; Brewer, William翻译, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter: 771, 2001, ISBN 0-12-352651-5 
  5. ^ 5.0 5.1 Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. Chemistry of the elements. 2016. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 （英语）. 
  6. ^ Persson, Ingmar. Hydrated metal ions in aqueous solution: How regular are their structures?. Pure and Applied Chemistry. 2010, 82 (10): 1901–1917. ISSN 0033-4545. doi:10.1351/PAC-CON-09-10-22  . 
  7. ^ Godfrey, S.M.; et al. Chapter 4. Norman, N.C. (编). Chemistry of Arsenic, Antimony and Bismuth. Blackie Academic and Professional. 1998. ISBN 0 7514 0389 X. 
  8. ^ Lazarini, F. Bismuth basic nitrate [Bi6(H2O)(NO3)O4(OH)4](NO3)5. Acta Crystallographica Section B. 1979, 35 (2): 448–450. ISSN 0567-7408. doi:10.1107/S0567740879003745. 
  9. ^ Sundvall, Bengt; Elgsaeter, Arnljot; Oftedal, Gunnhild; Strand, Knut A.; Hoyer, Eberhard; Spiridonov, V. P.; Strand, T. G. Crystal and Molecular Structure of Tetraoxotetrahydroxobismuth(III) Nitrate Monohydrate, Bi6O4(HO)4(NO3)6.H2O.. Acta Chemica Scandinavica. 1979, 33a: 219–224. ISSN 0904-213X. doi:10.3891/acta.chem.scand.33a-0219  . 
  10. ^ Lazarini, F. "Tetra-μ 3-hydroxo-tetra-μ 3-oxo-hexabismuth (III) nitrate tetrahydrate,[Bi 6 O 4 (OH) 4](NO 3) 6• 4H 2 O." Cryst. Struct. Comm 8 (1979): 69-74.
  11. ^ Nørlund Christensen, Axel; Lebech, Bente. Investigation of the crystal structure of a basic bismuth(iii) nitrate with the composition [Bi6O4(OH)4]0.54(1)[Bi6O5(OH)3]0.46(1)(NO3)5.54(1) (PDF). Dalton Transactions. 2012, 41 (7): 1971 [2021-04-21]. ISSN 1477-9226. doi:10.1039/c1dt11646k. （原始内容存档 (PDF)于2019-06-06）. 
  12. ^ Lazarini, F. The crystal structure of a bismuth basic nitrate, [Bi6O5(OH)3](NO3)5.3H2O. Acta Crystallographica Section B. 1978, 34 (11): 3169–3173. ISSN 0567-7408. doi:10.1107/S0567740878010419. 
  13. ^ Henry, Natacha, et al. "[Bi2O2] 2+ layers in Bi2O2 (OH)(NO3): synthesis and structure determination." Zeitschrift für Naturforschung. B, A journal of chemical sciences 60.3 (2005): 322-327
  14. ^ 14.0 14.1 Kodama, Hiroshi. Synthesis of a New Compound, Bi5O7NO3, by Thermal Decomposition. Journal of Solid State Chemistry. 1994, 112 (1): 27–30. ISSN 0022-4596. doi:10.1006/jssc.1994.1259. 
  15. ^ Pye, C C; Gunasekara, C M; Rudolph, W W. An ab initio investigation of bismuth hydration. Canadian Journal of Chemistry. 2007, 85 (11): 945–950. ISSN 0008-4042. doi:10.1139/v07-108. 
  16. ^ Lazarini, F. Thermal dehydration of some basic bismuth nitrates. Thermochimica Acta. 1981, 46 (1): 53–55. ISSN 0040-6031. doi:10.1016/0040-6031(81)85076-9. 
  17. ^ Ziegler, P., M. Ströbele, and H-J. Meyer. "Crystal structure of pentabismuth heptaoxide nitrate, Bi5O7NO3." Zeitschrift für Kristallographie. New crystal structures 219.2 (2004): 91-92
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