Universität zu Köln

Stränge, Schichten und Netze in Selten-Erd-Dicarboxylaten

Flemig, Holger (2006) Stränge, Schichten und Netze in Selten-Erd-Dicarboxylaten. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden neue Selten-Erd-Carboxylate synthetisiert und mittels röntgenographischer Methoden strukturell charakterisiert. Auf Grund ihrer Flexibilität weisen die Verbindungen der Mono-, und Dicarbonsäuren eine große Strukturvielfalt auf. Selten-Erd-Mono- und -Dicarboxylate sind sowohl für die angewandte- wie auch für die Grundlagenforschung von Interesse, da sie oftmals ihre spezifischen katalytischen, adsorptiven, magnetischen oder optischen Eigenschaften den Schichtstrukturen und Netzwerken mit offenen Kanälen und Hohlräumen verdanken. Es konnten folgende Verbindungen kristallisiert und ihre Kristallstrukturen aufgeklärt werden: [Nd2(OOC-(CH2)4-COO)3(H2O)4](HOOC-(CH2)4-COOH)(H2O)4 Tridentate-bridging-koordinierende Carboxylatgruppen verknüpfen die Neodymatome zu Dimeren und diese Dimeren miteinander zu Bändern. Die Bänder werden über bidentate-chelating-koordierende Säureanionen weiter zu Schichten und diese zu einem Raumnetz verknüpft. Im Falle des [SE(OOC-(CH2)4-COO)3(H2O)5](NO3)(H2O) (SE = Gd, Er) bilden sich Ketten, da ein Säureanion bidentate-chelating zwei Selten-Erd-Atome koordiniert. Der Ladungsausgleich erfolgt durch (NO3)-Gegenanionen. [SE(OOC-(CH2)5-COO)(HOOC-(CH2)5-COO)(H2O)](H2O) (SE = Pr, Nd) bildet eine sehr dichte Struktur. Tridentate-bridging und bidentate-bridging koordinierende Säureanionen formen Ketten, welche ihrerseits zu Schichten und diese zu einem Raumnetz verknüpft sind. In die sich bildenden Kanälen werden nichtdeprotonierte Säuremoleküle eingelagert. In der Struktur von [SE2(OOC-(CH2)5-COO)3(H2O)4] (SE = Ho, Er, Tm) verknüpfen tridentate-bridging koordinierende Carboxylatgruppen zwei Selten-Erd-Atome zu Dimeren, welche zu Strängen verbrückt werden. In die entstehenden Kanäle wird, wegen ihres kleinen Durchmessers, kein Kristallwasser eingelagert. [Pr(OOC-C6H4-NH2)(OOC-C6H4-NH)] und [SE(OOC-C6H4-NH2)3(H2O)] (SE = Pr, Nd) wurden aus alkoholischer Lösung kristallisiert. Tridentate-bridging koordinierende Carboxylatgruppen (und im Falle von [Pr(OOC-C6H4-NH2)(OOC-C6H4-NH)] eine koordinierende NH2-Gruppe) bilden Stränge, welche durch Wechselwirkungen der aromatischen Ringe zu Schichten verbunden werden. Die Kristalle [ErxPr(2-x)(OOC-(CH2)2-COO)3(H2O)2](H2O) (x = 0,235; 0,73; 1,11) zeigen unterschiedliche Grün- bzw. Gelbfärbungen. Die Einkristallstrukturen wurden mittels röntgenographischen Methoden bestimmt. Darüber hinaus wurden die Proben mittels UV-Spektroskopie und AAS untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Kristalle statistisch verteilt Erbium- neben Praseodymatomen enthalten.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    In the course of the work presented in this thesis, new rare earth carboxylates were synthesized and their structures were characterized via single crystal X-ray crystallography. Subject to their conformational flexibility, aliphatic dicarboxylates exhibit a wide variety of structures of all dimensionalities. Rare-earth mono- and dicarboxylates have been the subject of great interest both in basic and applied research. These materials often owe their specific catalytic, sorptive, magnetic or optical properties to open channels, layers or networks. The following compounds were crystallized and their single �crystall structure were investigated: [Nd2(OOC-(CH2)4-COO)3(H2O)4](HOOC-(CH2)4-COOH)(H2O)4 Tridentate bridging carboxylate groups coordinating to two different erbium atoms lead to dimers that are additionally linked with other dimers forming strands. The strands furthermore are interconnected via bidentate chelating acid anions resulting in layers which leads to a three dimensional network. In the case of [RE(OOC-(CH2)4-COO)3(H2O)5](NO3)(H2O) (RE = Gd, Er) the structure consists of one-dimensional cationic chains; one acid anion coordinates two rare earth atoms in the bidentate chelating mode, resulting in the formation of infinite chains. The charge is balanced by the counterion (NO3). In the structure of [RE(OOC-(CH2)5-COO)(HOOC-(CH2)5-COO)(H2O)](H2O) (RE = Pr, Nd) tridentate bridging and bidentate bridging carboxylate groups form rather dense structures in which chains are bridged to layers and networks. Acid molecules fill the formed channels. In the case of [RE2(OOC-(CH2)5-COO)3(H2O)4] (RE = Ho, Er, Tm) tridentate bridging carboxylate groups coordinating to two rare earth atoms lead to dimers that are additionally linked with other dimers forming strands. The channels that are thereby formed between the strands are rather small in diameter. They are not containing any un-coordinated water. [Pr(OOC-C6H4-NH2)(OOC-C6H4-NH)] and [RE(OOC-C6H4-NH2)3(H2O)] (RE = Pr, Nd) are produced from alcoholic solutions. Tridentate bridging carboxylate groups (and in the case of [Pr(OOC-C6H4-NH2)(OOC-C6H4-NH)] one coordinating NH-group) are forming strands. These strands are interconnected via aromatic interaction resulting in layers. The crystals of [ErxPr(2-x)(OOC-(CH2)2-COO)3(H2O)2](H2O) (x = 0,235; 0,73; 1,11) are coloured in different green and yellow typs. The single crystal structures were investigated via X-ray crystallography. Furthermore the compounds were characterised via UV spectroscopy and investigated with AAS. It was shown that the crystals contain statistically disordered Erbium and Praseodymium atoms.English
    Creators:
    CreatorsEmail
    Flemig, Holgerac261@uni-koeln.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-17660
    Subjects: Chemistry and allied sciences
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Institut für Anorganische Chemie
    Language: German
    Date: 2006
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 23 April 2006
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 26 Jun 2006 11:43:57
    Referee
    NameAcademic Title
    Meyer, GerdProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1766

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