硝酸氧铋

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）  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）  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[Bi₆O_x(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)₄^6+[4]或八面体Bi₆(OH)₁₂^6+[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 )

[Bi₆O_4.5(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

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

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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2. 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. 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. Greenwood, Norman Neill; Earnshaw, Alan. Chemistry of the elements. 2016. ISBN 978-0-7506-3365-9. OCLC 1040112384 （英语）.
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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）.
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