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RWTH Aachen • Institut für Anorganische Chemie • Arbeitsgebiete

Prof. em. Dr. Welf Bronger



Forschungsthemen



Ein Schwerpunkt betrifft die Synthese und Charakterisierung von Metallchalkogeniden der allgemeinen Zusammensetzung AxMyXz (mit A = Alkalimetall, M = ??bergangsmetall und X = S, Se oder Te). Die Darstellung gelingt ??ber Schmelzreaktionen. R??ntgenographische Untersuchungen an Einkristallen f??hren zur Bestimmung der Atomanordnungen, die allgemein durch [MyXz]x--Ger??ststrukturen charakterisiert sind, in die A-Ionen als Elektronendonatoren im Sinne eines erweiterten Zintl-Prinzips eingelagert werden. Neutronenbeugungsexperimente zur Bestimmung geordneter magnetischer Strukturen in den Ger??sten sowie Messungen magnetischer Suszeptibilit?ten und elektrischer Leitf?higkeiten erlauben Einblicke in die Bindungsverh?ltnisse. Dabei werden die Ergebnisse mit Modellrechnungen auf Basis einer erweiterten Kristallfeldtheorie korreliert.

RbFeS2 RbFeS2

Abb 1.: RbFeS2, links die Kristall-, rechts die Magnetstruktur

Abbildung 1 zeigt ein Beispiel aus der Reihe der 3d-??bergangsmetalle: Eindimensional ??ber Kanten verkn??pfte Schwefeltetraeder werden durch Eisenatome zentriert, deren stark reduzierte magnetischen Momente antiferromagnetsich geordnet sind.

Abbildung 2 zeigt ein Beispiel aus der Reihe der 5d-??bergangsmetalle: Diamagnetische Re6-Cluster, eingebettet in S8 W??rfel (der ??bersicht halber hier nicht gezeichnet), werden ??ber vier S- und zwei S2-Br??cken, entsprechend {[Re6Se8]S4/2(S2)2/2}4- verkn??pft. In diese anionische Ger??ststruktur werden vier Alkalimetallkationen pro Formeleinheit eingelagert.

RbRe6S12

Abb. 2: Kristallstruktur von Rb4Re6S12

Ein weiterer Schwerpunkt umfa??t Synthese, Struktur und Eigenschaften von Metallhydriden AxMyHz. Bei den Synthesen werden die Alkalimetallhydride mit ??bergangsmetallenin einer Wasserstoffatmosph?re umgesetzt. Dabei k??nnen durch hohe Wasserstoffreaktionsdr??cke (bis 5500 bar) hohe Oxidationsstufen der ??bergangsmetalle stabilisiert werden, zum Beispiel in A2PtH6, Na2PdH4 und A3ReH10. Zur Bestimmung der Atomanordnungen dienen R??ntgen- und Neutronenbeugungsexperimente, letztere zur Ermittlung der Wasserstoffatomlagen ??ber die deuterierten Verbindungen. Zur Untersuchung von Phasen??berg?ngen, die durch die Beweglichkeiten der Wasserstoffatome bedingt sind, werden Festk??rper- NMR-Untersuchungen sowie inelastische Neutronenstreuexperimente durchgef??hrt.

Rb3MnH5 Rb3MnH5

Abbildung 3: Rb3MnH5, Kristall- und Spinstruktur

Abbildung 3 zeigt als Beispiel die Kristallstruktur von Rb3MnH5, sowie die bei tiefen Temperaturen gefundene Spinstruktur der Manganatome. In der Atomanordnung existieren eckenverkn??pfte mit Wasserstoffatomen zentrierte Rubidiumoktaeder. Entsprechend einer Perowskitstruktur sind in den L??cken [MnH4]-Tetraeder eingebaut ([MnH4]HRb3).

Die Umsetzung von Oxiden unedler Metalle A mit Wasserstoff in Gegenwart edler Metalle M f??hrt in einer gekoppelten Reaktion zur Bildung intermetallischerPhasen AxMy, zum Beispiel: Al2O3 + 6 Pt + 3 H2 ?> 2 Pt3Al + 3 H2O. Neben den Synthesem??glichkeiten f??r neue Verbindungen interessieren auch hier Strukturaufbau und magnetische Eigenschaften.

Berechnungen von Atomvolumina und Ladungsverteilungen in Feststoffen auf quantenmechanischer Grundlage.


2009-09-16
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