Atomový agregát , často označované podle anglického termínu v klastru , je soubor atomů vázaných pevně stačí mít specifické vlastnosti, a střední velikosti mezi molekulou ak masivní pevné látky .
Tato velmi široká definice zahrnuje dvě výrazně odlišné skutečnosti:
V chemii existují různé druhy agregátů: uhlík a bór tak mohou tvořit agregáty, jako jsou fullereny a borany , a přechodné kovy také tvoří zvláště stabilní agregáty.
Termín shluk zavedl na počátku 60. let americký chemik Frank Albert Cotton k označení sloučenin, které mají vazby kov na kov . Přesněji se tato definice týká sloučenin obsahujících skupinu alespoň dvou atomů kovů spojených alespoň jednou skutečnou vazbou kov na kov. Tento koncept byl od té doby rozšířen na všechny struktury nejméně půl tuctu atomů (někdy i stovek), jejichž konzistence je zajištěna hlavně spojením, které není striktně kovalentní .
Atomové agregáty stabilizované ligandy se odlišují od „holých“ agregátů (bez ligandu): hlavními ligandy, s nimiž se v těchto strukturách setkáváme, jsou oxid uhelnatý , halogenidy , isonitrily , alkeny a hydridy .
Na začátku 70. let Jean Farges a jeho tým na univerzitě v Orsay jako jeden z prvních demonstrovali pomocí elektronické difrakce strukturální rozdíl mezi argonovými agregáty a argonovými krystaly o velikosti.
Tyto klastry syntetické kovové karbonyly byly studovány jako katalyzátory v mnoha reakcích průmyslových, zejména těch, které za použití oxidu uhelnatého , ale to ještě není průmyslovou aplikaci. Tyto shluky Ru 3 (CO) 12a Ir 4 (CO) 12katalyzovat výrobu vodíku podle reakce plynu s vodou (také katalyzovaná železo (II, III), oxidu Fe 3 O 4), zatímco Rh 6 (CO) 16katalyzuje konverzi oxidu uhelnatého na uhlovodíky , což připomíná Fischer-Tropschův proces , i když průmyslově se opět používají katalyzátory na bázi oxidu železa.
Na druhé straně jsou mezi biologickými katalyzátory velmi přítomné přírodní shluky . Nejběžnější jsou ty z železo-sirných proteinů , jako je například ferredoxinu , a proteinu, který se podílí zejména jako elektronový transportéru v fotosyntéze , nebo dokonce nitrogenázy , což je enzym, který snižuje dusík na amoniak s použitím železa - molybden - síra shluk ve svém aktivní stránka ; CO se oxiduje na CO 2na úrovni železa - nikl - síra shluk z CO-dehydrogenáza , zatímco hydrogenases použít spíše Fe 2 shluky a FeNi.
Kovové agregáty jsou většinou vyrobeny ze žáruvzdorných kovů . Ti s velkými d orbitaly tvoří shluky stabilizované příznivým překrytím orbitalů jejich valenčních elektronů . Tyto přechodné kovy v čtvrté periody tak tvoří stabilní shluky se slabým oxidačním stavu , zatímco přechodné kovy z následujících období tvoří některé mírně vyšších oxidačních stavů; druhé tvoří většinu karbonylů polynukleárních kovů se středními oxidačními stavy.
Pravidlo Wade může předvídat poměrně přesně strukturu a stabilitu většiny kovových klastrů.