硝酸氧鉍

硝酸氧鉍是一類名稱，適用於許多包含Bi³⁺，硝酸根離子和氧離子的化合物，可以認為是由Bi₂O₃、N₂O₅和H₂O形成的化合物。硝酸氧鉍的其他名稱包括次硝酸鉍和硝酸鉍酰。在較早的文獻中，硝酸氧鉍通常被簡單地描述為BiONO₃。硝酸氧鉍曾被稱為bismuti或bismutum subnitricum，並被用作白色顏料，用於美容護理以及用作內部和外部使用的溫和消毒劑。^[3][4]

硝酸氧鉍
IUPAC名 pentabismuth;oxygen(2-);nonahydroxide;tetranitrate
別名	鹼式硝酸鉍 次硝酸鉍 [USP:JAN]
識別
CAS號	1304-85-4（Bi5(OH)​9(NO3)​4O）  Y 10361-46-3（BiONO3）  Y
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
性質
化學式	Bi5H9N4O22 (基本化學式) [1]
摩爾質量	1461.99 g/mol [1] g·mol⁻¹
密度	1.79 g/mL (H2O) [1]
熔點	260°C 時分解 [1]
沸點	260°C 時分解 [1]
溶解性（水）	不溶 [1]
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

一水合次硝酸鉍
IUPAC名 oxobismuthanyl nitrate;hydrate
識別
CAS號	13595-83-0（Bi(OH)2NO3）  Y
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
性質
化學式	BiH2NO5 (基本化學式) [2]
摩爾質量	305 g/mol [2] g·mol⁻¹
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

一些化合物已經通過單晶研究進行了充分表徵，並發現它們包含八面體[Bi₆O_x(OH)_8−x]^(10-x)+陽離子。有間接證據表明，在Bi(H₂O)₈³⁺離子聚合後，水溶液中存在八面體陽離子Bi₆O₄(OH)₄^6+[4]或八面體Bi₆(OH)₁₂^6+[5]存在於酸性溶液中。^[6]離子Bi₆O₄(OH)₄⁶⁺在高氯酸鹽化合物Bi₆O₄(OH)₄ClO₄·7H₂O^[7]中發現，與八面體Sn₆O₄(OH)₄簇在氧化亞錫水合物3SnO·H₂O中呈等電子態。^[5]包含此的化合物為：

Bi₆O₄(HO)₄(NO₃)₆·H₂O^[8][9] (相當於BiONO₃·0.5 H₂O; Bi₂O₃.N₂O₅.H₂O )

Bi₆O₄(OH)₄(NO₃)₆.4H₂O^[10](相當於BiONO₃·H₂O; Bi₂O₃.N₂O₅.6H₂O )

[Bi₆O_4.5(OH)_3.5]₂(NO₃)₁₁ 包含兩個不同的陽離子，[Bi₆O₄(OH)₄]⁶⁺和[Bi₆O₅(OH)₃]^5+[11]

化合物Bi₆O₅(OH)₃(NO₃)₅.3H₂O(相當於6Bi₂O₃.5N₂O₅.9H₂O)也包含八面體單位，但是這次它們合併形成{[Bi₆O₅(OH)₃]⁵⁺}₂。^[12]

另外，某些硝酸氧鹽具有層狀結構（在鹵化鉍中也發現了常見的基序）：

Bi₂O₂(OH)NO₃ (相當於BiONO₃·0.5 H₂O) 包含"[Bi₂O₂]²⁺ 層^[13]

Bi₅O₇NO₃ 與β–Bi₅O₇I同構^[14]

陽離子簇結構

八面體離子在一個八面體的角處具有6個Bi³⁺離子。鉍原子之間沒有共價鍵，它們通過橋接O²⁻和OH⁻陰離子而保持在適當的位置，八個三角形面中的每一個的中心都橋接了三個鉍離子。鉍離子本質上是四個坐標，並位於平面正方形金字塔的頂點。從頭開始對Bi³⁺的水合機理及其結構進行理論研究，得出的結論是Bi³⁺離子上的孤對電子具有立體化學活性。^[15]

製備

硝酸硝酸鉍可由硝酸鉍製得。例如通過添加鹼或五水合物，BiNO₃·5H₂O與KOH的反應使硝酸鉍溶液水解，或五水合物的可控熱分解。

五水合硝酸鉍的熱分解過程分為以下幾個階段^[16]

當pH < 1時，Bi₆O₄(OH)₄(NO₃)₆.4H₂O (BiNO₃.H₂O)是第一個固體 產物，加熱時會生成Bi₆H₂O(NO₃)O₄(OH)₄ (BiNO₃. 0.5H₂O.

在pH 1.2和pH 1.8之間，會發生進一步的水解，並形成Bi₆O₅(OH)₃(NO₃)₅.3H₂O。

熱脫水的最終氮氧化產物被認為是Bi₅O₇NO₃,^[14]與β–Bi5O7I具有相同的層狀結構。^[17]氮氧化物熱分解的最終階段是氧化鉍，Bi₂O₃。

參考資料

1. PubChem. Bismuth subnitrate. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. [2020-11-11]. （原始內容存檔於2020-11-09） （英語）.
2. PubChem. Bismuth subnitrate monohydrate. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. [2020-11-23]. （原始內容存檔於2021-04-24） （英語）.
3. Sadler, Peter J. Chapter 1. Sykes, A.G. (編). ADVANCES IN INORGANIC CHEMISTRY, Volume 36. Academic Press. 1991. ISBN 0-12-023636-2.
4. Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon, Wiberg, Nils , 編, Inorganic Chemistry, 由Eagleson, Mary; Brewer, William翻譯, San Diego/Berlin: Academic Press/De Gruyter: 771, 2001, ISBN 0-12-352651-5
5. Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. Chemistry of the elements. 2016. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 （英語）.
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. (編). 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. （原始內容存檔 (PDF)於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. 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