Anorganische Chemie - Wickleder

Nichtmetallverbindungen mit Oxo-Anionen

In diesem Projekt werden Synthesemethoden entwickelt, um den Zugang zu einer bisher wenig untersuchten Substanzklasse zu ermöglichen, den oxoanionischen Nichtmetallverbindungen. Im Verlauf unserer Untersuchungen konnten wir zeigen, dass durch Reaktionen mit hochkonzentrierten Mineralsäuren unter zum Teil drastischen Bedingungen Verbindungen mit ungewöhnlichen Eigenschaften erhalten werden können. Als ein schönes Beispiel sei hier das neuartige tris-(disulfato)-silicat Anion [Si(S2O7)3]2- genannt (Abb.1, links), in dem erstmalig die oktaedrische Silicium-Koordination mit drei anorganischen Chelat-Liganden gefunden wird, die zu einer sehr hohen chemischen Verschiebung im Festkörper-NMR-Spektrum führt (Abb. 1, rechts).

 

Abb. 1 Das tris-(disulfato)-silicat Anion [Si(S2O7)3]2- (links) und das 29Si MAS-NMR-Spektrum von (NH4)2[Si(S2O7)3] (rechts)

 

Ein weiteres prägnantes Beispiel ist das neuartige Borsulfat B2S2O9, welches durch Hydrolyse von HSO3Cl mit B(OH)3 erhalten wurde. In dieser Verbindung werden [BO4]- und [SO4]-Tetraeder zu einer Doppelschicht verknüpft, deren Topologie jener bekannter Schichtsilicate entspricht (Abb. 2). Diese Schichten sind jedoch im Gegensatz zu den Silicaten ungeladen. Hieraus könnten sich interessante Eigenschaften derartiger Verbindungen ergeben. In Analogie zu den Schichtsilicaten, die durch ihre mannigfaltige Intercalierbarkeit bedeutende Materialien für verschiedene Anwendungen sind, sollte auch B2S2O9 Gastverbindungen zwischen den Doppelschichten aufnehmen können. Durch die Elektroneutralität der Schichten sollten hierbei sogar neutrale und unpolare Moleküle intercaliert werden können.

Weitere aktuelle Forschungen auf dem Gebiet der Nichtmetalle zielen auf die Synthese von Phosphorverbindungen ab. Nach unseren bisherigen Kenntnissen für die Elemente Silicium und Bor erscheint die Bildung von Phosphorsulfaten mit ausgedehnten Tetraedernetzwerken ebenso möglich wie die Bildung eine „Disulfato-Phosphats“ mit oktaedrischer Phosphor-Koordination, die bisher unbekannt ist.

 

Abb. 2 Schichtsilicat-artige Struktur von B2S2O9