Untersuchung von Druckumwandlungen an Oxiden und Fluoriden und Synthese neuer Verbindungen Denis Orosel Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart 2007 Untersuchung von Druckumwandlungen an Oxiden und Fluoriden und Synthese neuer Verbindungen Von der Fakultät Chemie der Universität Stuttgart zur Erlangung der Würde eines Doktors der Naturwissenschaften (Dr. rer. nat.) genehmigte Abhandlung vorgelegt von Denis Orosel aus Nürnberg Hauptberichter: Prof. Dr. Dr. h. c. M.Jansen Mitberichter: Prof. Dr. T. Schleid Tag der Einreichung: 20.12.2006 Tag der mündlichen Prüfung: 20.04.2007 Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart 2007 Danksagung Ich danke meinem Doktorvater Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. Martin Jansen für die interessante Themenstellung, die ausgezeichneten Arbeitsbedingungen und für seine stets wohlwollende Unterstützung und Diskussionsbereitschaft. Weiterhin danke ich Herrn Prof. Dr. Thomas Schleid für die Anfertigung des Mitberichtes, Herrn Dr. Paul Balog und Herrn Frank Falkenberg für die Durchführung der Hochdruckversuche, Herrn Priv.-Doz. Dr. Robert Dinnebier für die freundliche Unterstützung bei Strukturlösungen und -verfeinerungen, Dr. Christian Oberndorfer und Herrn Klaus Hertel für die Durchführung der DTA/TG/MS-Messungen, Herrn Wolfgang König und Frau Marie-Louise Schreiber für Aufnahme der Infrarotspektren und Herrn Armin Schulz für Aufnahme der Ramanspektren, Frau Marie-Louise Schreiber für die Durchführung der Elementanalysen, meinen Kollegen Dr. Angelika Epple, Carsten Schmidt, Lars Epple, Dr. Dieter Fischer, Dr. Dragan Pitschke, Hasan Cakmak, Hanne Nuss, Dr. Timo Sörgel, Jasmin Jarcak, Michael Fischer, Kerstin Schunke für den guten wissenschaftlichen Austausch und die schöne gemeinsame Zeit in Stuttgart, sowie allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Abteilung für das angenehme Arbeitsklima. für Ingrid, Julia und meine Eltern Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Allgemeiner Teil 3 2.1 3 Präparative Arbeitsmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1 Schutzgasanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1.1.2 Handschuhkasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Hochdruck-Apparaturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.1.2.1 Piston-Zylinder-Presse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.1.2.2 BELT-Presse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.1.2.3 Multianvil-Presse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.1.2.4 Diamantstempelzellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Analytische Arbeitsmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2.1 3 3 2.1.1.1 2.1.2 2.2 Schutzgastechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Röntgenbeugung an Pulvern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2.1.1 Labordiffraktometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2.1.2 Heizguinier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2.1.3 Synchrotronmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.1.4 Lösung und Verfeinerung von Kristallstrukturen aus Pulverdaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.2 Neutronenbeugung an Pulvern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.3 Energiedispersive Röntgenspektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.2.4 Thermische Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.2.5 Infrarot-Spektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2.6 Raman-Spektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2.7 Magnetische Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Spezieller Teil 17 3.1 17 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar . 3.1.1 Selen(IV)oxid SeO2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.1.1.1 Hochdruckexperimente und Röntgenbeugung an Pulvern . . . 17 3.1.1.2 Ergebnisse der Hochdruckexperimente . . . . . . . . . . . . 18 3.1.1.3 Strukturbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.1.1.4 Strukturbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.1.1.5 Berechnungen der Gitterenergie . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.1.1.6 Raman-Spektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 viii INHALTSVERZEICHNIS 3.1.2 30 3.1.2.1 Darstellung von Sb2 O3 und Röntgenbeugung an Pulvern . . . 30 3.1.2.2 Ergebnisse der Hochdruckversuche . . . . . . . . . . . . . . 31 3.1.2.3 Strukturbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.1.2.4 Strukturbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.1.2.5 Berechnungen der Gitterenergie . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Antimon(III,V)oxid Sb2 O4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.1.3 3.1.3.1 Darstellung von Sb2 O4 und Röntgenbeugung an Pulvern . . . 39 3.1.3.2 Hochdruckexperimente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.1.3.3 Ergebnisse der Hochdruckversuche . . . . . . . . . . . . . . 41 3.1.3.4 Strukturbestimmung und -beschreibung . . . . . . . . . . . . 45 3.1.3.5 Berechnungen der Gitterenergie . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.1.3.6 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Bismut(III)fluorid BiF3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 3.1.4 3.2 Antimon(III)oxid Sb2 O3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1.4.1 Hochdruckversuche mit Hochdruckpressen . . . . . . . . . . 50 3.1.4.2 Ergebnisse der Hochdruckversuche . . . . . . . . . . . . . . 50 3.1.4.3 Röntgenbeugung an Pulvern . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.1.4.4 Strukturbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.1.4.5 Strukturbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3.1.4.6 Berechnungen der Gitterenergie . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3.1.4.7 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit Gerüst- oder Schichtstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3.2.1 Arsen(V)oxid As2 O5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3.2.1.1 Hochdruckversuche mit Diamantstempelzelle . . . . . . . . . 59 3.2.1.2 Hochdruckversuche mit Hochdruckpressen . . . . . . . . . . 62 3.2.1.3 Röntgenbeugung an Pulvern . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.2.1.4 Strukturbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3.2.1.5 Strukturbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.2.1.6 Berechnungen der Gitterenergie . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Vanadium(V)oxid V2 O5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.2.2 3.2.2.1 Hochdruckversuche und Röntgenbeugung an Pulvern . . . . . 68 3.2.2.2 Ergebnisse der Hochdruckversuche . . . . . . . . . . . . . . 69 3.2.2.3 Strukturbestimmung und Strukturbeschreibung . . . . . . . . 70 3.2.2.4 Ramanspektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.2.2.5 Theoretische Berechnungen der Phasengrenzen . . . . . . . . 72 INHALTSVERZEICHNIS 3.2.2.6 3.3 ix Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Synthese von Verbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.3.1 Hexakaliumnonaoxodiselenat(VI) K6 (SeO4 )(SeO5 ) . . . . . . . . . 77 3.3.1.1 Darstellung von K6 (SeO4 )(SeO5 ) . . . . . . . . . . . . . . . 78 3.3.1.2 Röntgenbeugung an Pulvern . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 3.3.1.3 Strukturbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 3.3.1.4 Strukturbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 3.3.1.5 Berechnung der Gitterenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 3.3.1.6 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Arsen(III,V)oxosäure H6 As14 O31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.3.2 3.3.2.1 Darstellung der Arsen(III,V)oxosäure H6 As14 O31 und Röntgenbeugung an Pulvern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.3.2.2 Strukturbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 3.3.2.3 Strukturbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 3.3.2.4 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Palladium(II)metaarsenat (PdAs2 O6 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.3.3 3.3.3.1 Darstellung von PdAs2 O6 , thermisches Verhalten und Röntgenbeugung an Pulvern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.3.3.2 Strukturbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.3.3.3 Strukturbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.3.3.4 Raman-Spektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.3.3.5 Magnetisches Verhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 3.3.3.6 Neutronenbeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 4 Zusammenfassung 105 5 Abstract 110 Literaturverzeichnis 115 A Anhang 125 Abbildungsverzeichnis 169 Tabellenverzeichnis 176 x INHALTSVERZEICHNIS 1 1 Einleitung Im Rahmen dieser Dissertation sollte das Verhalten von verschiedenen Verbindungs- und Strukturtypen bei hohen Drücken und Temperaturen untersucht werden. Dabei handelte es sich hauptsächlich um Verbindungen mit sogenannten „offenen“ Strukturen, das heißt vor allem Gerüst- und Schichtstrukturen. Gerade solche Strukturen bieten sich für Untersuchungen bei hohen Drücken an, da zum einen die Koordinationszahlen der beteiligten Atome relativ niedrig sind und diese infolge der Druck-Koordinationsregel1 noch erhöht werden können. Zum anderen weisen diese Strukturen auch noch genügend Raum in der atomaren Anordnung auf, so dass eine Reorientierung von einzelnen Atomen oder von Baueinheiten möglich ist. Vor 30 Jahren wurde die Rolle des freien Elektronenpaares in der Strukturchemie beschrieben.2, 3 Eine detaillierte Diskussion der Geometrie der Koordinationspolyeder einschließlich des freien Elektronenpaares wurde später veröffentlicht.4 Um genauer zu sein, wurde in der späteren Arbeit dem Elektronenpaar ein Volumen zugewiesen, welches dem eines Sauerstoffatoms entspricht. Die Bedeutung von Verbindungen mit ungebundenen Elektronenpaaren nimmt stetig zu, da diese Substanzen interessante strukturelle Eigenschaften aufweisen. Besonders wegen ihrer normalerweise sehr ausgeprägten Stereoaktivität des freien Elektronenpaares. Die beinahe systematische Ausrichtung der Elektronenpaare entlang bestimmter Richtungen, ist oft ein Ausgangspunkt für die Entstehung offener Gerüststrukturen, da die ungebundenen Elektronenpaare eine Tendenz zeigen alle in Richtung eines Hohlraumes5–8 oder zwischen zwei Schichten zu zeigen und so Schichtstrukturen ausbilden.9–11 Die freien Elektronenpaare sind auch für verschiedene physikalische Eigenschaften verantwortlich. Als Ergebnis der großen Anisotropie der atomaren Umgebung dieser Materialien, weisen diese oft eine starke Polarisierung12 auf, welche zu weiteren physikalischen Eigenschaften, wie Ferro- oder Piezoelektrizität führen kann.13, 14 Ein häufiges Merkmal ist auch, dass alle Bindungen zwischen den Liganden und dem Atom mit den ungebundenen Elektronenpaar auf der einen Seite, während das freie Elektronenpaar die andere Seite besetzt. Die freien Elektronenpaare spielen eine wichtige ein Rolle bei Temperatur induzierten Phasenumwandlungen15, 16 und in einigen Fällen auch bei druckinduzierten Phasenumwandlungen, wie z. B. bei Blei und Wismut.17, 18 Die Art der Phasenumwandlungen ist schwer vorherzusagen, aufgrund der vielfältigen Möglichkeiten wie sie auf den äußeren Druck reagieren können. Ebenso können schon geringe Änderungen in der Orientierung oder Anordnung der Elektronenpaare als eine Phasenumwandlung gezählt werden.13, 15 Es wird auch angenommen, dass die Wechselwirkung zwischen den freien Elektronenpaaren die Struktur normalerweise stabilisieren.7, 9 Falls eine druckinduzierte "Delokalisierung"der freien Elektronenpaare möglich ist, könnten die Verbindungen "metallisches"Verhalten zeigen. Das durch hohe Drücke in 2 1 Einleitung Halb- und Nichtmetallen ein "metallischerSZustand erreicht werden kann, ist bekannt. So zeigen die reinen Elemente wie Phosphor (p > 10GPa),19, 20 Schwefel(p > 83GPa),21 Selen (p > 28GPa)22 in eine Phasenumwandlung in eine metallische Phase. In der Literatur ist wenig bekannt über das Verhalten der Oxide und Fluoride der 15. und 15. Gruppe des Periodensystems der Elemente bei erhöhten Drücken und Temperaturen, obwohl die reinen Elemente sehr gut untersucht sind.. Ein gemeinsames Merkmal dieser Materialien ist das ungebundene freie Elektronenpaar in vielen der binären und ternären Verbindungen von z.B. As3+ , Sb3+ , Bi3+ , Se4+ und Te4+ . Berichte über die Strukturen, die physikalischen und chemischen Transporteigenschaften solcher Verbindungen sind selten,23–25 meistens aufgrund ihrer Reaktivität. Theoretische Modelle besagen, dass durch hohe Drücke neue elektronische Eigenschaften in diesen Strukturen möglich wären. Zusätzlich wurde lange angenommen, dass die Umwandlung in Phasen mit höherer Dichte oft mit einer Änderung der elektronischen Eigenschaften zu metallischen Verhalten einher geht. Dies geschieht entweder durch Delokalisierung des Elektronenpaares oder durch Überlappung des Leitungsbandes mit dem Valenzband, welches das nicht-bindende Elektronenpaar enthält. 3 2 2.1 Allgemeiner Teil Präparative Arbeitsmethoden 2.1.1 Schutzgastechnik Die meisten von den im Rahmen dieser Arbeit verwendeten und dargestellten Substanzen sind hydrolyse- und oxidationsempfindlich. Aus diesem Grund wurden diese unter Schutzgas gehandhabt und aufbewahrt. Die Experimente wurden zum Teil unter Anwendung der Schlenktechnik an einer Schutzgasanlage durchgeführt. Für das Einwiegen und die Handhabung der festen Substanzen wurden auch mit Argon gefüllte Handschuhkästen verwendet. 2.1.1.1 Schutzgasanlage Die Schutzgasanlage besteht aus zwei Hauptkomponenten: Der Vakuumapparatur inklusive der an ihr angeschlossenen Vakuumpumpe und der Gasreinigungsanlage. Vakuumapparatur: An diese ist ein Pirani-Manometer (Thermovac TR 211 KF, Fa. Leybold) angeschlossen, das eine Druckmessung im Bereich von 1·10–3 –103 mbar ermöglicht. Damit wird auch die Dichtigkeit der Anordnung aus Vakuumapparatur und jeweils angeschlossener Versuchsvorrichtung überprüft. Alle Hähne und Schliffverbindungen sind mit Vakuumfett (Ramsay-Fett weich, Fa. Leybold bzw. KWS Schliff-Fett, Fa. Roth) abgedichtet. Die Vakuumpumpe ist über einen Metallbalgenschlauch an die Vakuumapparatur angeschlossen. Es wird eine zweistufige Drehschieberpumpe (RV5, Fa. Edwards, Saugvermögen 5.1 m3 /h) verwendet. Bei der Gasreinigungsanlage wird Argon 5.0 (Tieftemperaturservice, Max-Planck-Institute Stuttgart) zur Durchflusskontrolle über eine Kupferleitung in einen mit Paraffinöl gefüllten Blasenzähler geleitet. Von dort aus wird es über ein Metallüberdruckventil durch vier Trockentürme geführt, die nacheinander Blaugel, Kaliumhydroxid, Molekularsieb (Porenweite 3 Å)und Phosphorpentoxid auf einem inerten Trägermaterial (Sicapent, Fa. Merck) enthalten. Diese Anordnung entfernt Feuchtigkeitsspuren aus dem Schutzgas Argon. Zur Beseitigung letzter Wasser-, Sauerstoff- und Stickstoffspuren wird es über mindestens 700 °C heißen Titanschwamm geleitet. Dieser befindet sich in einem Rohr aus Quarzglas, das mit einem Röhrenofen beheizt wird und über eine Kupferleitung mit der Vakuumapparatur verbunden ist. Vor der Überführung von Substanzen in die jeweilige Apparatur wird diese zunächst unter Ausheizen mit einer nichtleuchtenden Bunsenbrennerflamme evakuiert. Diese Vorgehensweise dient dazu, Feuchtigkeitsreste von der Gefäßinnenwand zu entfernen. 4 2 2.1.1.2 Allgemeiner Teil Handschuhkasten Bei dem Handschuhkasten (MB 200, Fa. M. Braun) erfolgt die Reinigung des Schutzgases durch Umwälzen über Molekularsieb und einen Kupferkontakt. Die Reinheit des Schutzgases lässt sich über Gasanalysatoren beurteilen. Der Wassergehalt liegt unter 0,2 ppm und der Sauerstoffgehalt unter 0,2 ppm. 2.1.2 2.1.2.1 Hochdruck-Apparaturen Piston-Zylinder-Presse Für die in dieser Arbeit bis zu einem Druck von 2 GPa und Temperaturen bis 800 °C durchgeführten Experimente wurde eine nach W. Johannes26 modifizierte PistonZylinder-Presse eingesetzt (siehe Abbildung 2.1). Bei den Versuchen kann mit einem Probenvolumen bis 60 mm3 gearbeitet werden. Die Presse ist aus Stahl konstruiert. Durch ein hydraulisches System (Öl) werden zwei Stempel aus Hartmetall (Wolframcarbid) gegeneinander gedrückt. Die Probe befindet sich zwischen ihnen, umgeben von Kochsalz als plastisches Druckmedium, um eine möglichst quasihydrostatische Druckübertragung zu erreichen (siehe Abbildung 2.2). Die Druckzelle mit der Probe wird in eine Matrize eingebaut, deren Kern aus Wolframcarbid besteht und der wiederum von Ringen aus gehärtetem Stahl umgeben ist. Die Aufheizung der Proben erfolgte durch elektrische Widerstandsheizung mittels eines dünnen Graphitrohres. Die Temperaturmessung und Temperaturregulierung erfolgte durch ein Mantelthermoelement aus Ni-Cr/Ni, welches bei der Probe positioniert wurde. Abb. 2.1: Bild der verwendeten PistonZylinder-Presse für Drücke bis ca. 2,5 GPa und 1000 °C. Abb. 2.2: Bild der oberen, mittleren und unteren Matrize und den notwendigen Teile für den Einbau der Probe. 2.1 Präparative Arbeitsmethoden 5 Abb. 2.3: Ausschnitt mit den notwendigen Teilen für den Einbau der Probe. 2.1.2.2 BELT-Presse Zur Erzeugung von Drücken im Bereich von 2,5 bis 8 GPa stand eine BELT-Presse (Diefenbacher GmbH) (siehe Abbildung 2.4) zur Verfügung. Mit dieser können gleichzeitig Temperaturen von maximal 1200 °C erreicht werden. Das Probenvolumen, das hier für die Versuche zur Verfügung steht, beträgt 45-50 mm3 . Dabei wird die Kraft von zwei konischen Stempeln aus Wolframcarbid uniaxial über feste Medien quasihydrostatisch auf die Probe übertragen. Dabei treten starke Tangentialkräfte auf. Deshalb sind die Stempel in spezielle Stempelfassungen eingepreßt. Diese bestehen aus drei konischen, kalt ineinandergepreßten Stützringen aus Wolframcarbid bzw. Stahl. Die Probe befindet sich innerhalb einer doppelt konisch geschliffenen Matrize aus Wolframcarbid, welche ebenfalls in zwei konische Stützringe aus Stahl kalt eingepresst ist (siehe Abbildung 2.5). Durch das Einpressen wird im Material eine Spannung erzeugt, die den Kräften beim Experimentieren entgegengesetzt wirkt. Auf diese Weise wird die mechanische Belastbarkeit des Materials stark erhöht. Ein weiterer Stahlring, welcher von Kühlwasser durchflossen werden kann, umgibt die beiden Stützringe. Das druckübertragende Medium im Inneren der Matrize ist ein Hohlzylinder aus Pyrophyllit. Der direkte Kontakt zwischen den Stempeln und der Wolframcarbid-Matrize wird durch zwei Konen aus Pyrophyllit vermieden. Pyrophyllit ist ein Schichtsilicat und besitzt sehr gute quasihydrostatische Eigenschaften. Im Inneren des Pyrophyllit-Hohlzylinders befindet sich eine zylindrische Graphithülse. Diese dient als Widerstandsofen zur Aufheizung der Probe. Die Probe befindet sich in einem verschließbaren Tiegel, welcher aus verschiedenen Materialen bestehen kann (BN, Au, Pt, Pd, Al2 O3 ). Die Graphithülse ist mit zwei Graphitscheiben bedeckt. Der elektrische Kontakt zwischen der Graphithülse und den Wolframcarbid-Stempeln erfolgt über zwei Molybdän-Scheibchen sowie zwei Stahlringe, in die jeweils ein Korundscheibchen 6 2 Allgemeiner Teil eingefasst ist. Diese dienen der thermischen Isolierung des Systems (siehe Abbildung 2.6. Abb. 2.4: Bild der eingesetzten Belt- Abb. 2.5: Belt-Modul mit mittlerer und Presse für Drücke bis 8 GPa oberer Matrize und weiteren und Temperaturen bis 1200 °C. notwendigen Teilen. Abb. 2.6: Schematischer Aufbau der Hochdruckzelle der BELTPresse. 2.1.2.3 Multianvil-Presse Zur Erzeugung von Drücken von 4,5 bis 29 GPa stand eine 1000-TonnenHochdruckpresse (Fa. Voggenreiter & Söhne GmbH) mit einem Multianvil-Modul (Walker-Modul) zur Verfügung (siehe Abbildung 2.7). Dabei wird die Kraft, die von einer hydraulischen Presse erzeugt wird, über verschiedene Stempel zunächst auf die sechs Flächen eines Würfels, und schließlich auf die acht Flächen eines MgO-Oktaeders, welcher die Probe enthält, nahezu isotrop übertragen. Durch diese Versuchsanordnung werden die zur Seite wirkenden Kräfte stark minimiert. Es kann somit bei Drücken von bis zu 27 GPa mit 4-20 mm3 Probenvolumen gearbeitet werden. Gleichzeitig sind Synthesetemperaturen 2.1 Präparative Arbeitsmethoden 7 bis zu 2500 °C möglich. Die Probe wird dabei in Tiegel aus unterschiedlichen Materialien (BN, Au, Pt, Pd, Al2 O3 ) gefüllt und dicht verschlossen. Eine LaCrO3 -Hülse dient als Widerstandsofen. Der Widerstandsofen wird in eine ZrO2 -Hülse, die der thermischen Isolierung des Systems dient, überführt und dann in ein durchbohrtes MgO-Oktaeder gesetzt (siehe Abbildung 2.9. Um das präparierte Oktaeder herum werden nun acht 32mm Wolframcarbid-Würfel, bei denen je eine Ecke abgeschliffen wurde, so positioniert, dass die Dreiecksflächen der Würfel und des Oktaeders zur Deckung gelangen (siehe Abbildung 2.8). Die Kraftübertragung auf das Oktaeder erfolgt über deren Dreicksflächen. Durch die Anordnung der acht Wolframcarbidwürfel resultiert ein größerer Würfel, dessen Flächen mit Glasgewebe-Platten beklebt werden. Der so präparierte Würfel wird in einem Stahlring zwischen sechs sogenannten Wedges derart positioniert, dass die Raumdiagonale des Würfels parallel zur Richtung der Presskraft ausgerichtet ist. Die Geometrie der Wedges sorgt dafür, dass die von der Presse erzeugte uniaxiale Kraft gleichmäßig auf alle Flächen des Würfels und von diesem über die dreieckigen Stempelflächen auf den MgO-Oktaeder übertragen werden kann. Das so zusammengesetzte Walker-Modul wird in der Hochdruckpresse platziert. Die Messung von Druck und Temperatur im WalkerModul erfolgte indirekt über entsprechende Kalibrierungskurven. Zur Druckkalibrierung wurde die Widerstandsänderung von Bi, Tl und Ba in Abhängigkeit vom Druck gemessen. Die Temperaturmessung erfolgte mit einem koaxial zum LaCrO3 -Widerstandsofen eingeführten Thermoelement W-5%Re bzw. W-26%Re. Abb. 2.7: Multianvil-Presse, ausgestattet Abb. 2.8: Anordnung der WC Würfel and mit einem Walker-Modul für der oktaedrischen Hochdruck- 32mm WC-Würfel; einsetzbar zelle. für Drücke bis zu 27 GPa and 2500 °C. 8 2 Allgemeiner Teil Abb. 2.9: Schema des zusammengebauten Oktaeders. 2.1.2.4 Diamantstempelzellen Mit Diamantstempelzellen27–31 können die heutzutage höchsten Drücke (p > 100 GPa) erreicht und mit Laserheizung können auch sehr hohe Temperaturen (T > 1500 °C) erzeugt werden (siehe Abbildung 2.10). Normalerweise werden heutzutage die meisten Hochdruckexperimente mit Diamantstempelzellen an Synchrotronquellen durchgeführt, denn dort hat man eine genügend hohe Intensität und Brillanz des Strahls und gleichzeitig kann man ihn auch sehr fein gebündelt werden bei den Streuexperimenten. Im Rahmen der Arbeit sind verschiedene Diamantstempelzellen zum Einsatz gekommen. Zum einen ist eine Diamantstempelzelle mit einem Probenhalter aus Edelstahl T301 verwendet worden. Dieser ist zuerst von einer Dicke von 250 µm auf 40 µm zusammengepresst worden und dann wurde mittels Funkenerosion ein Loch mit 100 µm Durchmesser hergestellt. Die Probe wurde zu einer dünnen Tablette von etwa 10 µm Dicke gepresst und hatte einem kleineren Durchmesser als das Loch im Probenhalter. Als Druckmedium ist Silikonöl benutzt worden, da es chemisch inert ist und für eine hydrostatische Druckverteilung sorgt. Zum anderen wurde eine Diamantstempelzelle benutzt, bei der als Druckmedium Stickstoff verwendet wurde. Dieser wurde durch Abkühlung der vorbereiteten Diamantstempelzelle auf eine Temperatur von -180 °C in flüssigem Zustand eingefüllt (kryogenes Füllen) und danach wurde die Zelle verschlossen, bevor sie wieder auf Raumtemperatur erwärmt wurde (siehe Abbildung 2.11). Zusätzlich kamen bei beiden Versuchen noch kleine Rubine in die Probenkammer für die Druckbestimmung mittels der Rubinfluoreszenzmethode.32, 33 Dabei wird der Druck wird nach folgender Formel33 berechnet: P = AB [(λ /λ0 )B − 1](GPa) 2.1 Präparative Arbeitsmethoden 9 , wobei λ die gemessene Wellenlänge der Rubin R1 -Linie ist. λ0 = 694,24 nm ist der Wert bei Normaldruck (p = 1 bar) und 298 K und die Werte für betragen A = 1904 und B = 5. Der Druck wurde bei jedem Schritt durch Mittelung des Druckes vor und nach der Aufnahme des Pulverdiffraktogrammes bestimmt. Abb. 2.10: Abbildung der verwendeten Typen von Diamantstempelzellen für die Versuche. Abb. 2.11: Abbildung einer für das kryogene Befüllen mit flüssigen Stickstoff vorbereiteten Diamantstempelzelle. 10 2.2 2 Allgemeiner Teil Analytische Arbeitsmethoden 2.2.1 2.2.1.1 Röntgenbeugung an Pulvern Labordiffraktometer Fur die röntgenographischen Untersuchungen an Pulvern werden zwei automatische Pulverdiffraktometer (STADI-P, Fa. STOE) mit fokussierendem Germaniumeinkristallmonochromator und Debye-Scherrer-Geometrie verwendet. Ein Gerät ist mit einer Kupferanode (λ = 1,5406 Å) ausgerüstet und besitzt zwei Detektoren mit verschiedener Auflösung und Winkelbereichen. Zum einen ein IP-PSD (Image Plate Position Sensitive Detector, Winkelbereich 140°, Auflösung ∆2θ = 0,10°). Wegen der höheren Intensitäten eignet sich das IP-PSD besonders fur schnelle Routinemessungen, d.h. fur die Phasenanalyse der Proben. Zum anderen ein linearer PSD-Detektor (Winkelbereich 6°, Auflösung ∆2θ = 0,08°), welcher für Präzisionsmessungen eingesetzt wird. Das zweite Gerät ist mit einer Molybdänanode (λ = 0,7093 Å) ausgerüstet und besitzt einen linearen Detektor. Dieses Gerät wird für Röntgenbeugung an Pulvern verwendet, die stark strahlabsorbierende Elemente erhalten. An dem Gerät besteht auch die Möglichkeit temperaturabhängige (25 °C < T(±5 °C) < 500 °C) Beugungsaufnahmen aufzuzeichnen. Elementares Silizium dient als externer Standard für die Korrektur der Messwerte bezüglich des 2θ -Nullpunktes bei beiden Geräten. Die Aufnahme und die Auswertung der Pulverdiffraktogramme erfolgt rechnergestützt durch die Software von STOE WinXPOW.34 Der Vergleich Pulverdiffraktogramme der Edukte und der Reaktionsprodukte mit bekannten Substanzen erfolgte mit Hilfe von Datenbanken (z.B. PCPDFWIN35 ). Luftempfindliche Proben werden unter Argon in Markröhrchen (∅ = 0,1 - 0,5 mm, Glas Nr. 14, Fa. Hilgenberg) gefüllt, die durch Verschmelzen versiegelt werden. 2.2.1.2 Heizguinier Temperaturabhängige Röntgenpulverdiffraktometrie zur Untersuchung von Phasenumwandlungen, Schmelz- und Zersetzungstemperaturen wurden mit einer Guinier-Kamera (FR 553, Fa. Enraf-Nonius) durchgeführt. Die verwendete Cu-Kα-Strahlung (λ = 1,5406 Å) wird mit einer Feinfokusröntgenröhre erzeugt und durch einen zylindrisch geschliffenen, auf einen spezifischen Krümmungsradius gebogenen Quarzeinkristall (JohanssonMonochromator) monochromatisiert. Es können Temperaturen zwischen Raumtemperatur (20 °C) und T = 850 °C durch einen geheizten Luftstrom erreicht werden. Die Proben werden unter Argon in Kapillaren (∅ = 0,1 - 0,5 mm) aus Glas (Lindemann Glas Nr. 14) 2.2 Analytische Arbeitsmethoden 11 für Messungen bis T = 300 °C und aus Quarzglas für Messungen über T = 300 °C eingeschmolzen. Die Aufnahmen können kontinuierlich als Fahrspur oder auch in festgelegten Temperaturschritten als Standspuren angefertigt werden. Die Korrektur der Filmlänge erfolgt mit Silizium als externem Standard. Die Datensammlung erfolgte auf röntgenempfindlichen Imageplatten, die rechnergestützt ausgelesen und mit Hilfe des AIDA-Image-AnalyserProgramms (Version 4.06)36 verarbeitet werden. 2.2.1.3 Synchrotronmessungen Im Gegensatz zu Laborgeräten weisen Synchrotronquellen eine hohe Intensität, hohe Kohärenz, geringe Divergenz und einen durchstimmbaren Wellenlängenbereich auf. Die damit verbundene höhere Auflösung erlaubt eine deutliche bessere Trennung benachbarter Reflexe auch bei hohen Streuwinkeln. Gleichzeitig ist das Signal-zu-Rausch-Verhältnis um etwa Faktor 10 besser als bei einem Laborgerät, wodurch auch Reflexe mit geringer Intensität detektiert werden können. Hochaufgelöste Röntgenbeugungsexperimente wurden an der Beamline ID31 der ESRF (European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, Frankreich) durchgeführt. Die Fokussierung des Strahls erfolgt mittels eines rhodiumbeschichteten Siliziumspiegels, die anschließende Monochromatisierung mit Hilfe eines Si(111)-Doppelmonochromators. Die Größe des einfallenden Strahls wird durch einen Spalt auf 2·0,6 mm2 begrenzt. Die Wellenlänge wird durch die Messung von Silizium als externen Standard bestimmt. Der gebeugte Strahl wird durch neun Ge(111)Analysatorkristalle (Abstand von 2°) und neun Szintillationszähler gleichzeitig detektiert. Die Intensitätsabnahme des Primärstrahls wird durch Normierung ausgeglichen. Die „in situ“ Hochdruckversuche mit den Diamantstempelzellen wurden mit winkeldispersiver Röntgendiffraktometrie (ADXRD) bei Raumtemperatur zum einen an der IDB Station von HPCAT am Advanced Photon Source (APS), Argonne National Labratory durchgeführt. Ein Doppelkristallmonochromator mit wassergekühlten Diamant (111) und Silizium (220) erzeugte monochromatische Strahlung mit einer Wellenlänge von λ = 0,4157 Å. Diese wurde mit modularen piezoelektrischen bimorphen Multielektrodenspiegeln in Kirkpatrick-Baez-Konfiguration auf einen Durchmesser von 15 µm fokussiert. Ein MAR345 Bildplattendetektor mit 10 µm Punktauflösung wurde für die Aufnahme der Beugungsbilder eingesetzt und die Belichtungszeiten betrugen zwischen 30 s und 150 s. Der Abstand zwischen Probe und Detektor betrug 428 mm. Die Software FIT2D37 wurde zur Integration der Beugungsbilder benutzt. Für den Fehler bei der δ d/d Messung wurde ein Wert von 10−4 angenommen, aufgrund der Kalibrierung mit einem Siliziumstandard, welcher vom National Institute of Standards and Technology (NIST) erworben wurde. Der andere „in situ“ Hochdruckversuch wurde an der Beamline ID09A des ESRF, Gre- 12 2 Allgemeiner Teil noble durchgeführt. Die weiße Strahlung wird vertikal durch einen sphärischen Spiegel gebündelt und durch einen gebogenen Silizium (111) monochromatisiert. In diesem Fall wurde eine Energie ausgewählt, die einer Wellenlänge von λ = 0,41592 Å entspricht. Der Strahldurchmesser beträgt 30x30 µm2 . Der Abstand zwischen Probe und Detektor betrug hier 363 mm . Als Detektor wurde ebenfalls ein MAR345 Bildplattendetektor verwendet und die Daten wurden ebenfalls mit FIT2D37 ausgewertet. 2.2.1.4 Lösung und Verfeinerung von Kristallstrukturen aus Pulverdaten Beugungsuntersuchungen an Pulvern liefern eine eindimensionale Abbildung des reziproken Gitters. Aufgrund der begrenzten Auflösung der Detektoren geht bei der Aufnahme von Pulverdiffraktogrammen häufig die Information über die Intensität der einzelnen Reflexe durch die Überlagerung benachbarter Reflexe verloren. Zusätzlich kommt es bei niedersymmetrischen Strukturen oder solchen mit großen Gitterkonstanten oft zu einer Überlagerung von nicht symmetrieäquivalenten Reflexen. Daher können Strukturverfeinerungsmethoden, die auf der Berechnung der Strukturfaktoren auf Grundlage gemessener, integrierter Intensitäten beruhen, im allgemeinen nicht zur Lösung komplexer Strukturen verwendet werden. Liegt jedoch ein Strukturmodell vor, so kann das Problem der Überlagerung von Reflexen durch eine von Rietveld38, 39 entwickelte Methode umgegangen werden. Dieses Verfahren eignet sich sowohl für an Synchrotron als auch mit Labordiffraktometern gemessenen Daten. Hierbei gehen nicht die integrierten Intensitäten, sondern die einzelnen Datenpunkte der Messung in die Berechnung ein. Im ersten Schritt werden Gitterkonstanten, Profilparameter und Untergrundkoeffizienten nach der LeBail-Methode40 bzw. Pawley-Methode41 verfeinert. Im zweiten Schritt werden Strukturparameter durch die Methode der kleinsten Quadrate so lange variiert, bis das berechnete Profil mit dem beobachteten Pulverdiffraktogramm möglichst genau übereinstimmt. In dieser Arbeit werden für die Rietveld-Verfeinerung der Röntgendaten die Programme FullProf42 und GSAS/EXPGUI43, 44 verwendet. Zur graphischen Darstellung der erhaltenen Strukturinformationen wird das Programm Diamond45 benutzt. 2.2.2 Neutronenbeugung an Pulvern Auch Neutronen können an kristallinem Material gebeugt werden, so wie Röntgenstrahlen. Nur tritt heir keine Wechselwirkung zwischen den Elektronen auf, sondern die Neutronen werden an den Atomkern gestreut. Das Neutron besitzt neben einem spin (s = 1/2) auch noch ein magnetisches Moment (µ B = -1,9135 µ κ ), so dass man neben der Atompositionen auch die magnetischen Eigenschaften des Materials bestimmen kann. Die Neutronenbeugung hängt von der Neutronenstreulänge ab, die für benachbarte Elemente des 2.2 Analytische Arbeitsmethoden 13 Periodensystems, aber auch für verschiedene Isotope desselben Elementes sehr unterschiedlich sein kann. Die Neutronenbeugung ist zusammen mit der Röntgenbeugung eine ergänzende analytische Methode zur Strukturaufklärung. Ein Nachteil der Neutronenbeugung ist jedoch, dass für die erfolgreiche Durchführung eines Neutronenbeugungsexperimentes große Probenmengen (3 - 4g) nötig sind, da die Streulängen für die Atome recht verschieden sind, aber ihre Beiträge jedoch relativ klein sind. Für die Neutronenbeugung werden in der Regel thermische Neutronen genutzt, welche Energien < 0,1 eV besitzen. dies entspricht dem Temperaturenbereich T = 0 - 1000 K. Im Rahmen dieser Arbeit wurden temperaturabhängige Neutronenmessungen am SPODI (Structure Powder Diffractometer) an der Forschungsneutronenquelle Heinz MaierLeibnitz (FRM-II), Garching durchgeführt. Am Diffraktometer wurde ein vertikal fokussierender Monochromator verwendet, der aus 17 Ge(551)-Kristallen besteht. Die Wellenlänge der Neutronen betrug λ 1 = 1,5490 Åund λ 2 = 1,9830 Å(Verhältnisλ 2/λ 1 = 0,05). Das Detektor-Array besteht aus 80 einzelnen He-3 Detektoren, die ortsempfindlich sind in vertikaler Richtung. Mit einem Kryostat kann die Temperatur der Probe während der Messung in einem Bereich zwischen T = 3 K - 300 K geregelt werden. 2.2.3 Energiedispersive Röntgenspektroskopie Zur Untersuchung von Gefüge und Morphologie der Proben wird in dieser Arbeit ein Rasterelektronenmikroskop XL 30 TMP (Philips Electron Optics, Eindhoven) mit WolframKathode verwendet. Die Beschleunigungsspannung ist stufenlos bis 30 kV regelbar. In der Regel wurde mit 25 kV gearbeitet. Das Gerät enthält ein integriertes EDX-System von EDAX (EDAX, Traunstein-Neuhof) mit S-UTW-Si(Li)-Detektor (Super Ultra Thin Window, Polymerfenster, aktive Detektorfläche von 10 mm2 ). Die Eigenabsorption dieses Detektorfensters erlaubt einen Nachweis ab der Ordnungszahl Z = 5 (Bor). Die qualitative und quantitative Auswertung des Energiespektrums (Auflösung <135 eV für MnKα / 1000 cps bzw. 65 eV für C) erfolgt mit dem Programmsystem Phoenix (EDAX, Traunstein-Neudorf). 2.2.4 Thermische Analyse Das benutzte Thermoanalysegerät (STA 429, Fa. Netzsch, Trägergas Argon) erlaubt die gleichzeitige Aufnahme von Thermogravimetrie- und Differenzthermoanalysekurven. Die Proben wurden für die Messungen in Korundtiegel eingewogen. Das Gerät ermöglicht eine simultane Thermoanalyse gekoppelt mit Massenspektrometrie, dazu kann es mit einem Quadrupol-Massenspektrometer (QMG 421, Fa. Balzer, Hudson, NH, USA) 14 2 Allgemeiner Teil gekoppelt betreiben. Dabei werden die freiwerdenden Pyrolyseprodukte mit Helium als Trägergas in das Massenspektrometer eingeleitet. Es können Ionen mit Massen bis zu Ladungsverhältnissen von 200 u/e nachgewiesen werden. Die Zusammensetzung des Pyrolysegases liefert wertvolle Informationen über die chemischen Reaktionen beim thermischen Abbau der untersuchten Verbindungen. 2.2.5 Infrarot-Spektroskopie Um von einem Festkörper Infrarotspektren aufnehmen zu könnne, kann dieser in Form eines KBr- oder CsI-Presslings gebracht werden. Hierzu werden 1-3 mg der Probe mit ca. 400mg KBr oder CsI verrieben und in einem Presswerkzeug unter Belastung von ca. 10 t in Pillenform gepresst. Handelt es sich um luftempfindliche Substanzen erfolgt die Präparation in einem Handschuhkasten. Der Pressling wird mit polychromatischen Licht im infraroten Bereich (ν̄ = 10 bis 10000 cm-1 , λ = 1 mm bis 1 µm) durchstrahlt. Ist die Energie eines Photons genau so groß wie die Energiedifferenz zweier benachbarter Schwingungsniveaus, so wird dieses absorbiert und die Gesamtstrahlung in diesem Wellenlängenbereich geschwächt. Damit eine Anregung auf diese Weise möglich wird, muss sich während der Schwingung das Dipolmoment ändern. Die in dieser Arbeit aufgeführten Spektren wurden mit dem Fouriertransformspektrometer IFS 133v der Firma Bruker, Karlsruhe, aufgenommen. Während der Messung ist das gesamte Gerät evakuiert. Das Gerät verfügt über vier verschiedene Detektoren, von denen aber nur einer in dieser Arbeit eingesetzt wurde. Dieser DTGS-Detektor (deuteriertes Triglycerinsulfat, Ferroelektrikum) registriert bei der Verwendung eines Kaliumbromidfensters Strahlung mit Wellenzahlen zwischen 4000 cm-1 und 400 cm-1 und mit Cäsiumiodidfenstern Wellenzahlen bis hinab zu 200 cm-1 . Es besitzt ein Auflösungsvermögen von 2 cm-1 . Der Vorteil eines FT-IR-Spektrometers ist, dass der Detektor alle Wellenlängen der durchgelassenen Strahlung auf einmal in Form eines Interferogramms detektiert, welches mit Hilfe einer Fourier-Transformation in das Spektrum umgerechnet wird. 2.2.6 Raman-Spektroskopie Bei der Ramanspektroskopie wird die Probe mit monochromatisiertem Licht (Laser) bestrahlt. Während der größte Teil der Strahlung ohne Wechselwirkung mit der Probe wieder austritt, wird ein geringer Anteil inelastisch gestreut. Das Streulicht weist neben der Frequenz des eingestrahlten Lichtes noch weitere Frequenzen auf, die auf die Schwingungen des streuenden Moleküls zurückzuführen sind. Die luftempfindlichen Substanzen dieser 2.2 Analytische Arbeitsmethoden 15 Arbeit wurden alle in Glas- bzw. Quarzglaskapillaren (0,1 - 0,5 mm Durchmesser) mit einem Ramanspektrometer Typ LabRAM von Jobin Yvon, Horiba vermessen. 2.2.7 Magnetische Messungen Die Messung der Temperaturabhängigkeit der magnetischen Suszeptibilität erfolgte mit einem SQUID-Magnetometer (SQUID = Superconducting Quantum Interferometer Device, MPMS 5.5, Fa. Quantum Design). Das Gerät erlaubt Untersuchungen im Temperaturbereich 1,7 - 800 K in homogenen Magnetfeldern bis zu 7 T. Bei luftempfindlichen Proben (80 - 150 mg) werden diese unter Helium in Ampullen aus hochreinem Quarzglas (Suprasil) eingeschmolzen. Für Messung von luftunempfindlichen Proben im Temperaturbereich von 1,7 - 330 K können auch Gelatine-Kapseln benutzt werden. Die Magnetisierung wird um Beiträge des Probenhalters korrigiert. Die Werte für die diamagnetischen Kernkorrekturen werden aus Tabellenwerken46 entnommen. 16 2 Allgemeiner Teil 17 3 3.1 Spezieller Teil Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 3.1.1 Selen(IV)oxid SeO2 Die bekannte Modifikation des α-SeO2 (Downeyit), ist bei Normaldruck zwischen 140 °C und etwa 300 °C stabil.47, 48 Das α-SeO2 kristallisiert in der tetragonalen Raumgruppe P42 /mbc (Nr. 135) mit a = 836,22 pm, c = 506,12 pm, V = 353,9·106 pm3 und Z = 8. Kürzlich wurde von einer Hochdruckmodifikation des SeO2 (des weiteren als GrzSeO2 bezeichnet) bei Drücken über 7 GPa und Raumtemperatur berichtet, welche bei Experimenten in einer Diamantstempelzelle gefunden wurde.49 Diese neue metastabile Phase war nicht auf Normaldruck abschreckbar und zur Beschreibung wurde die orthorhombische Raumgruppe Pbam (Nr. 55) mit a = 813,4 pm, b = 792,8 pm, c = 494,9 pm, V = 319,6·106 pm3 und Z = 8 vorgeschlagen. Das Hochdruckverhalten von α-TeO2 (Paratellurit) wurde in einem Übersichtsartikel50 diskutiert. Dabei zeigt das α-TeO2 in dieser Untersuchung eine reversible Phasenumwandlung zweiter Ordnung, welche bei 0,9 GPa und Raumtemperatur erfolgt. Die tetragonale Raumgruppe P41 21 2 (Nr. 92) des α-TeO2 mit a = 480,8 pm, c = 761,2 pm, V = 175,9·106 pm3 und Z = 4, wandelt sich bei Druckerhöhung zu der orthorhombischen Raumgruppe P21 21 2 (Nr. 18) mit a = 460,5 pm, b = 485,6 pm, c = 753,0 pm, V = 168,4·106 pm3 und Z = 4 um. 3.1.1.1 Hochdruckexperimente und Röntgenbeugung an Pulvern Es sind mit SeO2 Hochdruckversuche mit Drücken bis 19,5 GPa und Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 820 °C durchgeführt worden. Dazu wurde für Drücke bis 2 GPa eine Piston-Zylinder-Presse, für Drücke bis 7 GPa eine BELT-Presse benutzt und eine Multianvil-Presse wurde für Drücke ab 7 GPa eingesetzt. Es wurde weißes kristallines pulverförmiges Selendioxid (Sigma-Aldrich 99,999%) eingesetzt. Dieses wurde vor Benutzung 4 Tage bei 150 °C unter einem Strom von trockenem Sauerstoff getrocknet worden. Nach der Trockung wurde das α-SeO2 nur noch in einem mit trockenem Argon gefüllten Handschuhkasten gehandhabt und aufbewahrt. Für die Experimente wurde das Selendioxid in dicht schließende Platintiegel gefüllt. Die gefüllten Tiegel wurden je nach den Versuchsbedingungen in die entsprechende Presse eingebaut und der Versuch gestartet. Am Ende der Versuche wurden die Proben von der Versuchstemperatur auf Raumtemperatur abgeschreckt. Der Druck wurde bei der Piston-Zylinder- 18 3 Spezieller Teil Abb. 3.1: Darstellung des p-T Phasendiagramms von Selendioxid, welches aus den experimentellen Daten erstellt werden konnte. Schwarz kennzeichnet α-SeO2 , β -SeO2 ist Rot, γ-SeO2 ist Blau. Die Phasengrenze zwischen β - und γ-SeO2 ist gestrichelt dargestellt. Dr Tripelpunkt aus der Literatur ist in Grün eingezeichnet. und BELT-Presse schnell erniedrigt (innerhalb von 5 bis 15 Minuten), während er bei der Multianvil-Presse langsam verringert wurde (innerhalb mehrerer Stunden). Nach Beendigung der Experimente wurden alle Proben im Handschuhkasten geöffnet und unter Schutzgas gehandhabt. Die Abwesenheit von Wasser wurde mittels IRSpektroskopie überprüft. Die erhaltenen Produkte fallen als weiße mikrokristalline Pulver an. Für die Aufnahme von Pulverdiffraktogrammen, wurden die Proben in Glaskapillaren (Lindemannglas Nr. 14) gefüllt. Die Proben wurden während der Messung bei einer Temperatur von T = -190 °C gehalten. Diese Messungen wurden an einem STOE Diffraktometer mit Cu- Strahlung (λ = 1,5406 Å) mit einer angeschlossenen Oxford Cryo Kühleinheit durchgeführt. 3.1.1.2 Ergebnisse der Hochdruckexperimente Die Ergebnisse der Hochdruckversuche bis 19,5 GPa und 820 °C sind in Abbildung 3.1 dargestellt. Es sind zwei neue metastabile Hochdruckmodifikationen des Selendioxides dargestellt worden, welche mit β - und γ-SeO2 bezeichnet werden. Die gestrichelte Linie im Phasendiagramm zwischen β - und γ-SeO2 , stellt die Phasengrenze zwischen den beiden Phasen dar, die durch die experimentellen Daten gut bestimmt ist. Die eingezeichneten Fehlerbalken setzen sich aus der Unsicherheit bei der Temperaturmessung und einem 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 19 Abb. 3.2: Plot der Rietveld-Verfeinerung für β -SeO2 bei T = 200 K (λ = 1,540598 Å) nach Hochdruckversuch bei 2 GPa und 570 °C. Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung in Raumgruppe Pmc21 (grüne Linie), die Reflexlagen von β -SeO2 , sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. Abb. 3.3: Plot der Rietveld-Verfeinerung für γ-SeO2 bei T = 200 K (λ = 1,540598 Å) nach Hochdruckexperiment bei 6 GPa und 820 °C. Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung in Raumgruppe Pmc21 (grüne Linie), die Reflexlagen von γ-SeO2 , sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. 20 3 Spezieller Teil kleinen Temperaturgradienten in den Hochdruckzellen zusammen. In Abbildung 3.1 ist auch der in der Literatur51 erwähnte Tripelpunkt von Selendioxid bei 389,3 °C und etwa 9 bar eingetragen (grünes Dreieck). Die zwei neuen Modifikationen bleiben bei Normaldruck und Temperaturen unter -30 °C stabil. Werden sie dagegen einige Stunden bei Raumtemperatur aufbewahrt, so wird die Umwandlung in das bei Normalbedingungen thermodynamisch stabile α-SeO2 ausgelöst. Diese Umwandlung ist nach einigen Tagen vollständig. Tabelle 3.1: Kristallographische und analytische Daten und Daten für die beiden neuen Phasen β - und γ-SeO2 (Standardabweichung in Klammern) Phase Kristalldaten Raumgruppe Gitterkonstanten Zellvolumen Z Molvolumen Molgewicht Dichte (berechnet) Dichte (gemessen) Datensammlung Strahlquelle Monochromator Strahlung Messbereich; Schrittweite Anzahl der gemessenen Reflexe Strukturverfeinerung Verwendetes Programm Anzahl der verfeinerten Parameter Rp b Rwp b R(F2 )b a zu β -SeO2 γ-SeO2 Pmc21 (Nr. 26) a = 507,22(1) pm a = 507,10(2) pm b = 447,04(1) pm b = 448,32(2) pm c = 753,09(2) pm c = 1496,72(6) pm V = 170,76(1)·106 pm3 V = 340,27(3)·106 pm3 4 8 25,712 cm3 /mol 25,618 cm/ mol 443,83 g/mol 887,66 g/mol 3 4,316 g/cm 4,332 g/cm3 3 a 4,3(1) g/cm STOE Stadi-P Ge(111) CuKα (λ = 1,540598 Å) 10° - 130°2θ ; 0,01°2θ 10° - 115°2θ ; 0,01°2θ 178 288 GSAS/EXPGUI43, 44 30 8,11 % 10,54 % 7,32 % 40 9,55 % 13,72 % 5,02 % geringe Probenmenge Werte sind mit GSAS berechnet b Alle 3.1.1.3 Strukturbestimmung Die erhaltenen Röntgenpulverdiffraktogramme konnten weder mit den Parametern der Raumtemperaturphase (α-SeO2 ),48 noch mit den Daten der Hochdruckphase (GrzSeO2 )49 in Einklang gebracht werden. Die Reflexe der beiden neuen Hochdruckmodifikationen konnten orthorhombisch indiziert werden. Für β -SeO2 ergaben sich a = 507,22(1) pm, b = 447,04(1) pm, c = 753,09(2) pm und V = 170,76(1)·106 pm3 und für γ-SeO2 erhielt man für a = 507,10(2) pm, b = 448,32(2) pm, c = 1496,72(6) pm und 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 21 Tabelle 3.2: Atompositionen und isotrope thermische Auslenkungsparameter für β -SeO2 und γ-SeO2 (Standardabweichung in Klammern) Atom Wyckhoff-Position β -SeO2 Se1 2b Se2 2a O1 2a O2 2b O3 4c x y z Biso [pm2 ] 1/2 0 0 1/2 0,247(2) 0,252(1) 0,122(1) 0,746(4) 0,620(3) 0,152(2) 0b 0,375(1) 0,672(2) -0,039(2) 0,841(1) 0,78(5) 0,73(5) 0,8(3) 0,9(3) 1,0(2) γ-SeO2 Se1 Se2 Se3 Se4 O1 O2 O3 O4 O5 O6 1/2 1/2 0 0 0 0 1/2 1/2 0,254(6) 0,248(5) 0,027(1) 0,511(2) 0,107(2) 0,344(2) 0,476(8) 0,027(6) 0,617(8) 0,166(8) 0,624(6) 0,061(2) 0b 0,2492(1) 0,6894(7) 0,4369(7) 0,337(4) 0,090(3) 0,486(3) 0,225(3) 0,176(2) 0,419(2) 1,5(2) 1,4(2) 1,2(2) 1,4(2) 2,8(1,4) 0,1(9) 3,0(1,1) 1,3(9) 2,2(9) 0,6(6) 2b 2b 2a 2a 2a 2a 2b 2b 4c 4c V = 340,27(3)·106 pm3 . Nach Überprüfung der systematischen Auslöschungen blieben 3 mögliche Raumgruppen übrig, Pna2 (Nr. 28), Pnma (Nr. 51) und Pmc21 (Nr. 26). Aber nur die Raumgruppe Pmc21 lieferte vernünftige mit ENDEAVOUR52 Lösungen für die Atompositionen für die beiden neuen Phasen. Diese Datensätze wurden für die endgültige Rietveld-Verfeinerungen mit dem Softwarepaket GSAS/EXPGUI43, 44 verwendet. Die Parameter die verfeinert wurden, waren der Skalierungsfaktor, die Gitterparameter, die Profilparameter der Pseudo-Voigt-Funktion, die Atompositionen und die isotropen Temperaturfaktoren. Da die z-Position in dieser asymmetrischen Raumgruppe frei wählbar ist, wurde die z-Position für ein Se-Atom auf 0 festgelegt. Die verfeinerten Pulverdiffraktogramme sind für β -SeO2 in Abbildung 3.2 und für γ-SeO2 in Abbildung 3.3 dargestellt. Es wurde letztendlich wegen der Röntgenabsorption der Verbindungen noch eine Absorptionskorrektur eingeführt. Die endgültigen verfeinerten Strukturparameter für β - und γ-SeO2 sind in Tabelle 3.1 und die verfeinerten Atompositionen in Tabelle 3.2 angegeben. Die Bindungslängen und -winkel von den beiden neuen Hochdruckphasen sind im Vergleich mit α- und Grz-SeO2 in Tabelle 3.3 und Tabelle 3.4 aufgeführt. 3.1.1.4 Strukturbeschreibung Die Strukturen der α-, β - und γ-Modifikation des SeO2 sind alle aus trigonalen Pyramiden SeO3 aufgebaut. Nimmt man noch das freie Elektronenpaar als Pseudo-Ligand hinzu, so ergibt sich eine tetraedrische Koordination SeO3 E, wobei E das freie Elektronenpaar bezeichnet. Das Se-Atom sitzt im Zentrum und ist an der Basis von drei Sauerstoffatomen 22 Abb. 3.4: Abbildung der unendlichen Zickzack-Kette in α-SeO2 mit den dazugehörigen Atomabständen. Abb. 3.6: Abbildung der ersten kristallographisch unabhängigen Se–OKette in γ-SeO2 mit den dazugehörigen Atomabständen. 3 Spezieller Teil Abb. 3.5: Abbildung der unendlichen Zickzack-Kette in β -SeO2 mit den dazugehörigen Atomabständen. Abb. 3.7: Abbildung der zweiten kristallographisch unabhängigen Se–O-Kette in γ-SeO2 mit den dazugehörigen Atomabständen. 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 23 Tabelle 3.3: Übersicht über die Bindungslängen in der Literatur erwähnten und den beiden neuen Phasen von Selendioxid (Standardabweichung in Klammern) Abstände innerhalb der Ketten [pm] α-SeO2 Se–OBrücke Se – O2 (2x) 179(1) Se–OTerminal Se–OBrücke Se–OTerminal Se – O1 γ-SeO2 Se2 – O5 (2x) Se3 – O5 (2x) Se1 – O6 (2x) Se4 – O6 (2x) Se2 – O4 Se3 – O2 Se1 – O3 Se4 – O1 162(1) 175(3) 177(3) 180(3) 181(3) 158(4) 159(5) 160(3) 160(6) Abstände zwischen den Ketten [pm] α-SeO2 Se – O1 (2x) 284(1) Se – O2 274(1) γ-SeO2 Se2 – O1 (2x) Se2 – O4 Se3 – O1 Se3 – O4 (2x) Se1 – O2 (2x) Se1 – O3 Se4 – O2 Se4 – O3 (2x) 286(3) 297(3) 290(5) 287(2) 287(2) 290(3) 283(4) 291(2) β -SeO2 Se1 – O2 (2x) Se2 – O2 (2x) Se1 – O3 Se2 – O1 181(1) 177(1) 167(2) 164(2) Grz-SeO2 49 Se1 – O1 (2x) Se2 – O1 (2x) 191(1) 177(1) Se1 – O2 Se2 – O3 172(2) 149(2) β -SeO2 Se1 – O1 (2x) Se1 – O3 Se2 – O1 Se2 – O3 (2x) 285(1) 284(2) 280(2) 286(1) Grz-SeO2 49 Se1 – O3 (2x) Se1 – O2 Se2 – O3 Se2 – O2 (2x) 285 266(2) 257(2) 278 und an der Spitze von dem freien Elektronenpaar koordiniert. Die SeO3 E-Einheiten sind in allen Modifikationen jeweils über zwei der drei Sauerstoffatome miteinander verknüpft und ergeben so unendliche Zickzack-Ketten. Die zwei nicht verknüpften Ecken, werden zum einen durch das terminale Sauerstoffatom und zum anderen durch das ungebundene Elektronenpaar besetzt. Das besondere an diesen Ketten ist, dass die freien Elektronenpaare alle in die gleiche Richtung orientiert sind. Die Ketten selbst verändern sich kaum, wie man anhand der Bindungslängen in Abbildung 3.4, Abbildung 3.5, Abbildung 3.6 und Abbildung 3.7 erkennen kann. Die drei Modifikationen α-, β - und γ-SeO2 unterscheiden sich hauptsächlich nur in der Orientierung der Ketten zueinander. Bei α-SeO2 erkennt man gut die tetragonale Symmetrie und die vierzähligen Achsen (siehe Abbildung 3.8). Dadurch weisen die Ketten vier unterschiedliche Orientierungen zueinander auf. Zusätzlich sind die Ketten dabei in Richtung der c-Achse immer so gegen- 24 3 Spezieller Teil Tabelle 3.4: Übersicht über die Winkel in der Literatur erwähnten und den beiden neuen Phasen von Selendioxid (Standardabweichung in Klammern) Bindungswinkel [°] α-SeO2 O2 – Se1 – O2 O2 – Se1 – O3 (2x) Se – O2 – Se γ-SeO2 O4 – Se2 – O5 (2x) O5 – Se2 – O5 O5 – Se3 – O5 O2 – Se3 – O5 (2x) O3 – Se1 – O6 (2x) O6 – Se1 – O6 O6 – Se4 – O6 O1 – Se4 – O6 (2x) Se2 – O5 – Se3 Se1 – O6 – Se4 89,5(1) 98,4(1) 121,6(1) 98,1(4) 91,(7) 93,2(7) 98,2(4) 97,3(5) 90,1(6) 88,5(6) 96,9(4) 130,4(7) 123,4 β -SeO2 O2 – Se1 – O3 (2x) O2 – Se1 – O2 O2 – Se2 – O2 O1 – Se2 – O2 (2x) Se1 – O2 – Se2 97,3(5) 90,3(7) 90,3(6) 96,7(5) 125,3(6) Grz-SeO2 49 O1 – Se1 – O2 (2x) O1 – Se1 – O1 O1 – Se2 – O1 O1 – Se2 – O3 (2x) 116,2 71,4 100,1 79,9 Se1 – O1 – Se2 110,4 einander verschoben, dass das freie Elektronenpaar in den Raum zwischen den terminalen Sauerstoffatomen der Nachbarketten zeigt. Die unendlichen Ketten weisen bei β -SeO2 eine andere Orientierung auf, wie in Abbildung 3.9 zu sehen ist. Hier sind die ZickzackKetten in Schichten parallel der ab-Ebene angeordnet und alle Ketten einer Schicht zeigen in die gleiche Richtung. In diesem Fall sind die Ketten Richtung der a-Achse etwas verschoben, damit auch hier die freien Elektronenpaare in den freien Raum zwischen den terminalen Sauerstoffatomen orientiert sind. Die Anordnung der unendlichen Ketten bei γ-SeO2 ist ähnlich der der β -Phase. Auch hier gibt es Schichten von Ketten parallel der ab-Ebene, nur sind es in diesem Fall Doppelschichten (siehe Abbildung 3.10). Um Informationen über die mögliche Verbindung zwischen allen Phasen zu erlangen, sollten die Bindungen und Winkel der verfeinerten Kristallstrukturen genauer verglichen werden. Es ist deutlich erkennbar, dass alle Werte von β - und γ-Phase in einem vergleichbaren Bereich wie bei α-SeO2 liegen. Die Summe der O–Se–O Winkel bleibt unverändert und nur der Se–O–Se Winkel und die Länge der Bindung zum terminalen Sauerstoff zeigen leichte Veränderungen. Diese Ähnlichkeit trifft auch auf die zweite Koordinationssphäre zu, trotz der unterschiedlichen Anordnung der Zickzack-Ketten. Interessant ist auch die Tatsache, dass sich der Se–O-Abstand zwischen den einzelnen Ketten kaum verändert. Diese Abstände variieren zwischen 270 pm und 300 pm (siehe Tabelle 3.3) und sind damit kürzer, als die, die man für eine van der Waal´s Bindung zwischen Selen (200 pm) und Sauerstoff (152 pm) erwartet. Diese intermolekularen van der Waal’s Bindungen spielen eine Rolle für die Stabilität bzw. Metastabilität der Phasen. 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar Abb. 3.8: Abbildung von α-SeO2 mit Blick entlang [001]. Die Selenatome sind in Blau und die Sauerstoffatome in Rot dargestellt. Abb. 3.10: Abbildung von γ-SeO2 mit Blick entlang [100]. Die Selenatome sind in Blau und die Sauerstoffatome in Rot dargestellt. Abb. 3.9: Abbildung von β -SeO2 mit Blick entlang [100]. Die Selenatome sind in Blau und die Sauerstoffatome in Rot dargestellt. 25 26 3 Spezieller Teil Tabelle 3.5: Übersicht über die Motive der gegenseitigen Zuordnung [pm], der effektiven Koordinationszahl (ECoN) und der mittleren effektiven Ionenradien (MEFIR) in pm für alle Modifikationen des Selendioxides ECoN MEFIR 2,0 1,0 155 140 1,0 2,0 1,0 140 151 140 1,0 1,0 1,0 1,0 2,0 2,0 140 140 140 140 155 158 1,9 1,0 1,0 160 140 140 α-SeO2 O1 O2 ECoN MEFIR Se 2/2, 180 (2x) 1/1, 162 2,8 24 β -SeO2 O1 O2 O3 ECoN MEFIR Se1 – 2/1, 181 (2x) 1/1, 167 2,9 29 Se2 1/1, 163 2/1, 177 (2x) – 2,9 25 Se1 – – 1/1, 160 – – 2/1, 180 (2x) 2,7 22 Se2 – – – 1/1, 158 2/1, 175 (2x) – 2,8 19 Se1 2/1, 191 (2x) 1/1, 172 0/0 2,6 34 Se2 2/1, 178 (2x) 0/0 1/1, 149 1,8 9 γ-SeO2 O1 O2 O3 O4 O5 O6 ECoN MEFIR Se3 – 1/1, 159 – – 2/1, 177 (2x) – 2,8 21 Se4 1/1, 160 – – – – 2/1, 181 (2x) 2,6 22 Grz-SeO2 O1 O2 O3 ECoN MEFIR 3.1.1.5 Berechnungen der Gitterenergie Die Motive der gegenseitigen Zuordnung, die effektive Koordinationszahl (ECoN) und die mittleren fiktiven Ionenradien (MEFIR)53 wurden berechnet und sind in Tabelle 3.6 aufgelistet. Für α-, β - und γ-SeO2 sind die Werte für die gleichen Atomsorten in guter Übereinstimmung und liegen im erwarteten Bereich. Das ist ein Anzeichen dafür, dass die neuen Hochdruckmodifikationen von Selendioxid ausgewogene Kristallstrukturen aufweisen. Die Werte für den Madelunganteil für die Gitterenergie54, 55 sind für die gleichen Ionen in der gleichen Größenordnung und sind in Tabelle 3.6 aufgeführt. Der Coulombanteil der Gitterenergie beträgt für α-SeO2 (13029 kJ/mol)und ist vergleichbar mit dem Wert für β -SeO2 (13035 kJ/mol), während sich für γ-SeO2 ein höherer Coulombanteil 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 27 Tabelle 3.6: Übersicht über den Madelunganteil der Gitterenergie für die verschiedenen SeO2 -Modifikationen MAPLE (α-SeO2 ) Se 1951 O1 O2 561 599 Σ = 13024 kJ/mol MAPLE (γ-SeO2 ) Se1 1975 Se2 2034 Se3 2014 Se4 1952 O1 570 O2 571 O3 573 O4 558 O5 599 O6 587 Σ = 13208 kJ/mol MAPLE (β -SeO2 ) Se1 1954 Se2 1980 O1 560 O2 592 O3 547 Σ = 13028 kJ/mol MAPLE (Grz-SeO2 49 ) Se1 1879 Se2 2023 O1 O2 O3 504 544 606 Σ = 12697 kJ/mol der Gitterenergie (13208 kJ/mol) ergibt. Geht man nach den reinen Summen der Coulombanteile der Gitterenergien sollten die α- und β -Phasen ähnliche Stabilität besitzten, dem gegenüber wäre die γ-Phase die stabilste Phase. Das die beiden Hochdruckphasen jedoch nur metastabil sind, kann man sich durch die kürzeren Se–O Abstände erklären, da die Energien direkt von der Ladung und der Bindungslängen abhängen. Da γ-SeO2 die kürzesten Se–O Abstände aufweist, ergibt sich somit auch die höchste Gitterenergie. Für die Grz-SeO2 Phase ergibt sich ein deutlicher Unterschied in den Werten für ECoN und MEFIR für die gleichen Atomsorten (siehe Tabelle 3.5). Dies gilt ebenso für den Madelunganteil und den Coulombanteil der Gitterenergie in Tabelle 3.6. Diese Ergebnisse deuten auf eine sehr unausgewogene Kristallstruktur bei Grz-SeO2 hin und liefern eine mögliche Erklärung für die vollständige reversible Umwandlung der Hochdruckphase in die α-Phase von Selendioxid bei Druckentlastung. 3.1.1.6 Raman-Spektroskopie In den Ramanspektren der β - und γ-Phasen des Selendioxides (siehe Abbildung 3.11) und Tabelle 3.7 sind einige Banden verschoben und es treten auch einige neue Banden auf im Vergleich mit α-SeO2 . Die neuen Ramanbanden entstehen durch die größere Entartung der Eg -Moden aufgrund der Symmetrieerniedrigung der Kristallsymmetrie von P42 /mbc 2 bei α-SeO2 [D13 4h ] zu Pmc21 [C2V ] bei β - und γ-SeO2 und der daraus resultierenden Aufspaltung der Positionen der Se- und O-Atome in den neuen Hochdruckphasen. Die Ban- 28 3 Spezieller Teil Abb. 3.11: Darstellung der kombinierten Ramanspektren für die α- (schwarz), β - (rot) und γ-Phase (blau) des Selendioxides den in α-SeO2 lassen sich nach der Literatur56 verschiedenen Schwingungen zuordnen. Die Banden im Bereich um 900 cm-1 lassen sich der Se–O Streckschwingung der terminalen O-Atome zuordnen, im Bereich 500 bis 750 cm-1 passen die Banden zu den O–Se–O Streckschwingungen (symmetrischen und asymmetrisch). Die Banden im Bereich 190 bis 360 cm-1 gehören zu den unterschiedlichen O-Se-O Biegeschwingungen, wobei die höheren Wellenzahlen zu den terminalen Sauerstoffatomen passen. Die Ramanspektren von β und γ-SeO2 zeigen über den ganzen Wellenzahlenbereich ein vergleichbares Verhalten. In der Region von 215 bis 340 cm-1 weisen die Spektren unterschiedliche Bandenpositionen und auch Bandenintensitäten auf. Das kann man als das Ergebnis der zwei unabhängigen unendlichen Selendioxidketten in der γ-Phase gegenüber der einzelnen Kette in der β -Phase ansehen. 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar Tabelle 3.7: Übersicht über die Raman-Daten der verschiedenen SeO2 -Modifikationen im Vergleich mit Referenzwerten für α-SeO2 aus der Literatur56 α-SeO2 56 [cm-1 ] 197 (eg ) 203 (a1g ) 253 (eg ) 284 (b1g ) 288 (a1g + b2g ) 301 (eg ) 357 (b2g ) 523 (eg ) 531 (eg ) 596 (a1g ) 706 (b2g ) 886 (a1g ) 910 (b2g ) 940 (b1g ) α-SeO2 [cm-1 ] β -SeO2 [cm-1 ] 175 195 γ-SeO2 [cm-1 ] 252 259 269 253 265 287 300 356 281 281 297 345 511 518 195 349 515 520 596 706 885 909 940 194 6 569 711 900 569 709 895 925 924 29 30 3.1.2 3 Spezieller Teil Antimon(III)oxid Sb2 O3 Im System Antimon-Sauerstoff sind 4 verschiedene oxidische Verbindungen bekannt, die bei Normalbedingungen (1 bar) und bei Temperaturen bis zu 1250 °C existieren. Dabei handelt es sich um Sb2 O3 , Sb2 O4 , Sb6 O13 und Sb2 O5 . Von Sb2 O3 sind zwei Modifikationen bekannt. Das eine ist das kubische Sb2 O3 (Senarmontit) und das orthorhombische Sb2 O3 (Valentinit). Die kubische Modifikation (nachfolgend α-Sb2 O3 genannt) ist isotyp mit dem kubischen As2 O3 . Es kristallisiert in Fd3m (Nr. 227) mit a = 1115,19 pm, V = 1386,91·106 pm3 und Z = 16.57, 58 Die orthorhombische Modifikation (nachfolgend β -Sb2 O3 genannt) kristallisiert in Raumgruppe Pccn (Nr. 56) mit a = 491,1 pm, b = 1246,4 pm, c = 541,2 pm, V = 331,27·106 pm3 und Z = 4.59 Das α-Sb2 O3 ist die stabile Modifikationen bei Normalbedingungen,60 während das β Sb2 O3 die stabile Modifikation bei hohen Temperaturen darstellt. Nach den Daten aus der Literatur liegt der Umwandlungsbereich von der α- in die β - Modifikation zwischen 570 °C und 606 °C.60–63 Das β -Sb2 O3 ist zwar metastabil, existiert aber über lange Zeit bei Normaltemperatur und -druck.60, 63 Des weiteren wurde in der Literatur nur ein Artikel über die Untersuchung von Sb2 O3 bei hydrothermalen Bedingungen gefunden.61 Dabei wurde jedoch nur ein Druckbereich bis zu p = 0,3 GPa und bis T = 700 °C untersucht. Im Rahmen der Arbeit sollte das Verhalten von Sb2 O3 bei höheren Drücken und Temperaturen untersucht werden. 3.1.2.1 Darstellung von Sb2 O3 und Röntgenbeugung an Pulvern Für die Experimente wurden beide Modifikationen von Sb2 O3 verwendet. Das α-Sb2 O3 wurde durch Sublimation im Vakuum für 12 Stunden bei 500 °C hergestellt. Dabei kristallisierte die α-Modifikation als weißer Belag an einem Kühlfinger im Sublimationsrohr. Die Reflexe der Röntgenpulverdiffraktogramme konnten nur dem α-Sb2 O3 zugeordnet werden. Das β -Sb2 O3 wurde nach Anleitung64 aus einer HCl-sauren Lösung von SbCl3 und einer kochenden Na2 CO3 -Lösung dargestellt. Der erhaltene Niederschlag wurde getrocknet und die anschließende Aufnahme des Pulverdiffraktogramms zeigte nur die Reflexe, die zum β -Sb2 O3 gehören. Obwohl die beiden Modifikationen von Sb2 O3 nicht luft- oder feuchtigkeitsempfindlich sind, wurden sie nach dem Trocknen in einem mit Argon gefüllten Handschuhkasten aufbewahrt. Für die Experimente wurden die Pulver der beiden Modifikation im Handschuhkasten in dicht schließende Tiegel gefüllt und dann in Versuchen bei unterschiedlichen Drücken und Temperaturen in den verschiedenen Pressen eingesetzt. Dazu wurden für Drücke bis 2 GPa eine Piston-Zylinder-Presse, für Drücke bis 7 GPa eine BELT-Presse benutzt und eine Multianvil-Presse wurde für 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 31 Drücke ab 7 GPa eingesetzt. Nach Beendigung der Versuche wurden die Proben alle mit Röntgenpulverdiffraktometrie untersucht. Abb. 3.12: Phasendiagramm von Sb2 O3 aus den Daten der Experimente in den Hochdruckpressen bei Drücken bis 19,5 GPa und Temperaturen bis 600 °C. 3.1.2.2 Ergebnisse der Hochdruckversuche Die Ergebnisse der Hochdruckversuche mit Sb2 O3 sind in Abbildung 3.12 dargestellt. Man erkennt, dass das kubische Sb2 O3 bei niedrigen Drücken bis 2 GPa und 400 °C stabil ist, danach wandelt es sich in das orthorhombische Sb2 O3 um, welches dann bis zu einem Druck von 7 GPa und 400 °C erhalten bleibt. Bei niedrigeren Temperaturen (bis 200 °C) bleibt das kubische Sb2 O3 auch bei höheren Drücken bis zu 15 GPa stabil. Bei weiteren Experimenten im gleichen Druckbereich, aber bei Temperaturen über 400 °C zersetzt sich Sb2 O3 in β -Sb2 O4 und elementares Antimon zu zersetzen. Bei dem Versuch bei 19,5 GPa und 400 °C waren nur noch β -Sb2 O4 und elementares Sb nachweisbar. Diese Zersetzung ist aber auch von der Haltezeit abhängig, da bei einem Versuch bei 15 GPa und 400 °C und 18 Stunden Haltezeit nur β -Sb2 O4 und Sb identifiziert wurden. Bei Drücken von 10 GPa und 12,5 GPa und Temperaturen bis 400 °C, wurde eine neue Modifikation von Sb2 O3 gefunden, die als γ-Sb2 O3 bezeichnet wird. Es wurde auch noch eine zweite neue Phase gefunden, die in kleinen Mengen auch in den Pulverdiffraktogrammen bei 10 und 12,5 GPa auftritt. Sie ist die Hauptphase bei 15 GPa und 390 °C, jedoch war eine Indizierung nicht erfolgreich. 32 3 3.1.2.3 Spezieller Teil Strukturbestimmung Für die Strukturbestimmung waren die Aufnahmen der Laborpulverdiffraktometer nicht ausreichend, da es starke Überlagerungen der Reflexe gab. Daher wurde für die Probe aus dem Versuch bei 10 GPa und 400 °C an der Beamline ID31 am ESRF, Grenoble ein hochaufgelöstes Pulverdiffraktogramm aufgenommen. Die neue Modifikation γSb2 O3 kristallisiert orthorhombisch in der Raumgruppe P21 21 21 (Nr. 19), a = 1164,13(1) pm, b = 756,66(0) pm, c = 747,72(0) pm, V =658,64(1)·106 pm3 und Z = 8. Die Gitterparameter zeigen eine Zusammenhang mit denen von α-Sb2 O3 . Dabei ist die a√ Achse von γ-Sb2 O3 etwas länger und die b- und c-Achsen sind ungefähr a 2 der αModifikation. Die Struktur wurde mit Hilfe des Programmes Endeavour52 gelöst. Mit dem besten Strukturvorschlag wurde dann eine Rietveld-Verfeinerung mit dem Programmen GSAS/EXPGUI43, 44 durchgeführt. Die kristallographischen Daten der Verfeinerung sind in Tabelle 3.8 angegeben. Die Atompositionen sind in Tabelle 3.9 und die Atomabstände und Bindungswinkel sind in Tabelle 3.10 aufgeführt. Tabelle 3.8: Ausgewählte kristallographische Daten und die Ergebnisse der Strukturverfeinerung von γ-Sb2 O3 (Standardabweichung in Klammern). Kristalldaten Raumgruppe Gitterkonstanten Zellvolumen Z Molvolumen Molgewicht Dichte (berechnet) Datensammlung Strahlquelle Monochromator Strahlung Messbereich; Schrittweite Anzahl der gemessenen Reflexe Strukturverfeinerung Verwendetes Programm Anzahl der verfeinerten Parameter Rp a Rwp a R(F2 )a a Alle Werte sind mit GSAS berechnet P21 21 21 (Nr. 19) a = 1164,13(1) pm b = 756,66(0) pm c = 747,72(0) pm V = 658,64(1)·106 pm3 8 49,587 cm3 /mol 291,50 g/mol 5,879 g/cm3 Beamline ID31, ESRF Si(111) 0,24804 Å 1,5°<2°θ <18,7°; 0,002°2θ 938 GSAS/EXPGUI43, 44 45 4,89% 6,93% 3,86% 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar Abb. 3.13: Darstellung der Koordination der vier kristallographisch unabhängigen Antimonatome und der Sb–O Atomabstände. Abb. 3.14: Darstellung der Sb3 O3 -Ringe, deren Verknüpfung und der sich daraus bildenden unendlichen Ketten in γ-Sb2 O3 . 33 34 3 Abb. 3.15: Blick auf die Struktur von γ-Sb2 O3 entlang [100]. Man erkennt die tetragonale Stabpackung der unendlichen Ketten. Abb. 3.16: Blick auf die Struktur von γ-Sb2 O3 entlang [010]. Spezieller Teil 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 35 Tabelle 3.9: Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für γ-Sb2 O3 (Standardabweichung in Klammern). Atom Sb1 Sb2 Sb3 Sb4 O1 O2 O3 O4 O5 O6 Wyckhoff-Position 4a 4a 4a 4a 4a 4a 4a 4a 4a 4a x 0,23483(25) 0,51173(25) 0,00467(25) 0,23961(27) 0,3936(10) 0,1462(10) 0,1112(11) 0,0131(16) 0,2480(16) 0,3629(9) y 0,46873(26) 0,18417(22) 0,24514(19) 0,00956(28) 0,4749(13) 0,3978(17) 0,0387(15) 0,1807(12) 0,2384(9) 0,0493(17) z 0,47242(31) 0,27847(25) 0,24017(27) 0,01398(33) 0,1484(18) 0,2543(14) 0,1932(18) 0,4964(9) 0,6115(14) 0,3043(16) Biso [pm2 ] 0,0032(6) 0,0077(5) 0,0090(6) 0,0081(7) 0,0118(17) 0,0118(17) 0,0118(17) 0,0118(17) 0,0118(17) 0,0118(17) Tabelle 3.10: Übersicht über die Atomabstände (pm) und Winkel (°) in γ-Sb2 O3 (Standardabweichung in Klammern) Sb1 – O1 Sb1 – O2 Sb1 – O5 Sb2 – O1 Sb2 – O4 Sb2 – O6 O1 – Sb1 – O2 O1 – Sb1 – O5 O2 – Sb1 – O5 O1 – Sb2 – O4 O1 – Sb2 – O6 O4 – Sb2 – O6 Sb3 – O3 – Sb4 3.1.2.4 203,68(13) 200,31(11) 203,53(8) 200,52(11) 196,96(8) 202,00(12) 101,8(5) 84,5(5) 103,0(5) 99,9(4) 92,7(5) 100,8(5) 130,7(7) Sb3 – O2 Sb3 – O3 Sb3 – O4 Sb4 – O3 Sb4 – O5 Sb4 – O6 O2 – Sb3 – O3 O2 – Sb3 – O4 O3 – Sb3 – O4 O3 – Sb4 – O5 O3 – Sb4 – O6 O5 – Sb4 – O6 201,50(12) 202,52(12) 197,94(72) 201,97(13) 201,81(8) 202,00(12) 87,2(5) 92,8(5) 87,0(5) 85,1(5) 95,8(5) 96,8(5) Strukturbeschreibung Die Kristallstruktur von γ-Sb2 O3 besteht aus trigonal-pyramidal koordinierten Antimonatomen SbO3 (siehe Abbildung 3.13). Berücksichtigt man noch das ungebundene Elektronenpaar (5s2 ) als Pseudo-Ligand, dann erhält man wieder eine tetraedrische Umgebung für das Sb3+ als SbO3 E, in der gleichen Art wie bei den Modifikationen des SeO2 . Es bilden sich ähnlich wie bei SeO2 unendliche Ketten aus den SbO3 E-Einheiten. Drei dieser SbO3 E-Baueinheiten sind so verknüpft, dass sich Sb3 O3 -Ringe ausbilden, während das vierte SbO3 E die Verknüpfung zwischen den Sb3 O3 -Ringen (siehe Abbildung 3.14) bildet. Dieses Sb-Atom (Sb4) verknüpft auch die Ketten über eine Sb4–O3–Sb3-Brücke miteinander. Betrachtet man die Anordnung der unendlichen Ketten zueinander in Richtung der a-Achse, so erkennt man eine tetragonale Stabpackung65 der Ketten, wie man in Abbildung 3.15 sieht. Die einzelnen SbO3 E-Einheiten sind in der Art miteinander verbunden, dass die freien Elektronenpaare in die Hohlräume zwischen den Ketten gerichtet sind. Es ergibt sich eine weitere Erklärung für die Stabilität dieser Struktur, wenn man 36 3 Spezieller Teil vier etwas länger Sb–O Abstände berücksichtigt. Diese Abstände, die zwischen 262 pm und 272 pm liegen, sind kürzer als die Summe der van der Waals-Radien und haben auch noch einen Beitrag zu den Valenzsummen der beteiligten Antimon- und Sauerstoffatome. Dieser Einfluss ist in Tabelle 3.11 aufgelistet. Vergleicht man die Struktur von γ-Sb2 O3 mit denen der beiden anderen Modifikationen, sieht man gewisse Ähnlichkeiten mit β -Sb2 O3 . Die Struktur von β -Sb2 O3 besteht aus miteinander verknüpften Sb2 O3 -Einheiten, welche unendliche Ketten aufbauen, die parallel zur c-Achse verlaufen. Die Anordnung der Ketten zueinander ergibt eine hexagonale Stabpackung im Vergleich zu der tetragonalen Stabpackung bei γ-SbO (siehe Abbildung 3.17). Tabelle 3.11: Berechnung der Valenzsummen für γ-Sb2 O3 (mit und ohne Berücksichtigung der van der Waals-Radien). Atome Valenzsummea Valenzsummeb Atome Valenzsummea Valenzsummeb Sb1 2,61 2,74 O1 1,76 1,87 Sb2 2,81 2,92 O2 1,81 1,95 Sb3 2,74 2,91 O3 1,75 1,91 Sb4 2,65 2,82 O4 1,99 1,99 O5 1,73 1,73 O6 1,76 1,94 a ohne b mit van der Waals-Radien van der Waals-Radien Abb. 3.17: Abbildung der Struktur von β -Sb2 O3 entlang [001]. Deutlich erkennbar ist die hexagonale Stabpackung der Ketten. 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 3.1.2.5 37 Berechnungen der Gitterenergie Die Motive der gegenseitigen Zuordnung, die effektive Koordinationszahl (ECoN) und die mittleren fiktiven Ionenradien (MEFIR)53 wurden für γ-Sb2 O3 und zum Vergleich für α- und β -Sb2 O3 berechnet und sind in Tabelle 3.12 aufgelistet. Die Werte für die gleichen Atomsorten zeigen eine gute Übereinstimmung und liegen im erwarteten Bereich. Die Werte für den Madelunganteil der Gitterenergie54, 55 sind für gleiche Ionen in der gleichen Größenordnung (siehe Tabelle 3.13). Der Coulombanteil der Gitterenergie liegt für alle drei Modifikationen in einem kleinen Bereich. Für α-Sb2 O3 beträgt der Wert 14930 kJ/mol und für β -Sb2 O3 15022 kJ/mol, während sich für γ-Sb2 O3 ein Coulombanteil der Gitterenergie von 15011 kJ/mol) ergibt. Der Coulombanteil liegt somit zwischen den Werten der bekannten Phasen. Das die Hochdruckphase eine höhere Gitterenergie besitzt im Vergleich zum α-Sb2 O3 lässt sich durch kürzere Sb–O Abstände im γ-Sb2 O3 erklären. Die Energien hängen hier direkt von der Ladung und den Bindungslängen ab. Tabelle 3.12: Übersicht über die Motive der gegenseitigen Zuordnung, der effektiven Koordinationszahl (ECoN) und der mittleren effektiven Ionenradien (MEFIR) [pm] für die verschiedenen Modifikationen von Sb2 O3 . ECoN MEFIR 2,0 140 2,2 2,1 144 142 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 143 141 142 140 141 142 α-Sb2 O3 O ECoN MEFIR Sb 3/2 3,0 58 β -Sb2 O3 O1 O2 ECoN MEFIR Sb 1/2 2/2 3,2 59 γ-Sb2 O3 O1 O2 O3 O4 O5 O6 ECoN MEFIR Sb1 1/1 1/1 – – 1/1 – 3,0 61 Sb2 1/1 – – 1/1 – 1/1 3,0 58 Sb3 – 1/1 1/1 1/1 – – 3,0 59 Sb4 – – 1/1 – 1/1 1/1 3,0 62 38 3 Spezieller Teil Tabelle 3.13: Vergleich der MAPLE-Werte für γ-Sb2 O3 , α-Sb2 O3 58 und β -Sb2 O3 .59 Atom Sb1 Sb2 Sb3 Sb4 O1 O2 O3 O4 O5 O6 MAPLE (α-Sb2 O3 ) 1107,9 MAPLE (β -Sb2 O3 ) 1091,3 450,3 502,9 451,6 Σ = 14930 kJ/mol Σ = 15022 kJ/mol MAPLE (γ-Sb2 O3 ) 1049,1 1077,1 1071,6 1094,7 508,8 502,1 478,4 457,5 450,8 482,2 Σ = 15011 kJ/mol 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 3.1.3 39 Antimon(III,V)oxid Sb2 O4 In der Literatur sind über die oxidischen Verbindungen des Antimon nur wenige Daten über das Hochdruckverhalten bei Raumtemperatur oder bei höheren Temperaturen bekannt. Über Sb2 O4 wurden überhaupt keine Informationen gefunden. Im Rahmen dieser Arbeit ist zum ersten Mal das Verhalten von Sb2 O4 bei hohen Drücken bei Raumtemperatur, als auch bei höheren Temperaturen untersucht worden. Das gemischtvalente Sb2 O4 enthält Antimon in den Oxidationsstufen +3 und +5, wobei das dreiwertige Antimonatom ein stereochemisch aktives freies Elektronenpaar besitzt. Laut Literatur existieren von Sb2 O4 zwei Modifikationen. Zum einen die Raumtemperaturmodifikation α-Sb2 O4 ,66–70 die orthorhombisch kristallisiert, in der Raumgruppe Pna21 (Nr. 33) mit a = 544,26 pm, b = 480,98 pm, c = 1178,30 pm, V = 308, 45 · 106 pm3 und Z = 4. Zum anderen die monoklinen Hochtemperaturmodifikation β -Sb2 O4 ,68–71 die in der Raumgruppe C2/c (Nr. 15) mit a = 1205,82 pm, b = 483,44 pm, c = 538,27 pm, V = 303, 65 · 106 pm3 und Z = 4 kristallisiert. Laut Literaturangaben findet die Umwandlung von der α- zur β -Phase bei Normaldruck und 935 °C statt.68, 72 3.1.3.1 Darstellung von Sb2 O4 und Röntgenbeugung an Pulvern Das Ausgangsmaterial von kristallinem α-Sb2 O4 Pulver wurde durch Erhitzen von Sb2 O3 (Ventron-Alfa Products, ultrapure) im Sauerstoffstrom bei 530 °C für 24 Stunden hergestellt. 2Sb2 O3 + O2 2Sb2 O4 Das erhaltene Pulver wurde im Achatmörser gut gemörsert und ein zweites Mal im Sauerstoffstrom unter gleichen Bedingungen erhitzt. Im Röntgenpulverdiffraktogramm wurden nur die Braggreflexe, des α-Sb2 O4 identifiziert. 3.1.3.2 Hochdruckexperimente Für die Hochdruckversuche bei Raumtemperatur und erhöhter Temperatur mit der BELT-Presse wurde das Antimon(III,V)oxid in dicht schließende Tiegel aus unterschiedlichen Materialien (Pt, Pt+hBN). gefüllt. Nach den Versuchen wurden alle Proben unter Normalbedingungen mittels Röntgenpulverdiffraktometrie untersucht. 3 Abb. 3.18: Darstellung der „in situ“ Pulverdiffraktogramme bei Druckerhöhung und Druckentlastung während des Diamantstempelzellenexperiments mit Sb2 O4 bei Raumtemperatur. Die Pfeile in der Ausschnittsvergrößerung zeigen die ersten Spuren von β -Sb2 O4 . 40 Spezieller Teil 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 41 Für die „in situ“-Hochdruckuntersuchungen mit der Diamantstempelzelle wurde das αSb2 O4 zu einer kleinen, dünnen Tablette gepresst. Diese wurde in die vorbereitete Öffnung (∅ = 100 µm) im Probenhalter der Diamantstempelzelle gegeben. Anschließend wurden Rubinsplitter für die Druckbestimmung und Silikonöl als Druckmedium hinzugefügt. Die „in situ“-Messungen wurden mit einer Wellenlänge von λ = 0,4157 Å an der ID-B Beamline von HPCAT am Advanced Photon Source (APS), Argonne National Labratory durchgeführt. 3.1.3.3 Ergebnisse der Hochdruckversuche Im Versuch mit der Diamantstempelzelle bei Raumtemperatur (siehe Abbildung 3.18) beginnt die Umwandlung von α-Sb2 O4 bei relativ geringen Drücken. Die vollständige Umwandlung zu β -Sb2 O4 erfolgt bei viel höheren Drücken, als bei den Hochdruckversuchen unter erhöhter Temperatur. Die ersten Braggreflexe die der β -Phase zugeordnet werden können, erscheinen bei 3,3 GPa (siehe Ausschnitt Abbildung 3.18). Bei weiterer Druckerhöhung werden die Reflexe der α-Phase schrittweise kleiner. Bei einem Druck von etwa 20 GPa ist nur noch die β -Phase erkennbar. Bei diesen hohen Drücken zeigen die Braggreflexe eine deutliche druckinduzierte Verbreiterung. In den Pulverdiffraktogrammen ist bis zum Erreichen des Maximaldruckes von 27,3 GPa keine Veränderung mehr erkennbar. Bei anschließender Druckentlastung konnten keine Anzeichen für eine Rückumwandlung in das α-Sb2 O4 gefunden werden. Des weiteren ließ sich auch 24 Stunden nach vollständiger Druckentlastung auf Normaldruck nur die β -Phase des Sb2 O4 in den Pulverdiffraktogrammen nachweisen. Durch die Experimente mit der Diamantstempelzelle ließen sich Daten für die druckinduzierte Volumenänderung für die beiden Modifikationen von Antimon(III,V)oxid erhalten. Diese Ergebnisse wurden benutzt um das Kompressionsmodul für jede der beide Phasen zu bestimmen. Dies geschah mit Hilfe der Birch-Murnaghan-Zustandsgleichung 3.Ordnung:73 0 )[( V0 )2/3 − 1]] pBM = 23 K0T [( VV0 )7/3 − ( VV0 )5/3 ] · [1 − 34 (4 − K0T V 0 wobei p für den Druck, V0 für das Volumen bei p = 0 und K0T und K0T für das Kompressionsmodul und die erste Ableitung des Kompressionsmoduls stehen. Für die Berechnung wurde das Programm EOSFIT 5.2 von R. Angel,74 sowie das "Non-linear curve fitting"von J. Pezzulo75 verwendet. Für K00 wurde bei der Berechnung ein typischer Wert von 4 eingesetzt. Die berechneten Kurven sind in Abbildung 3.19 und Abbildung 3.20 dargestellt. Die ermittelten Kompressionsmodule betragen für die α-Phase von Sb2 O4 K0α = 143 ± 1,5 GPa und für die β -Phase K0β = 105 ± 1,5 GPa. Ähnliche Werte 42 3 Spezieller Teil Abb. 3.19: Diagramm mit der Entwicklung der Zellkonstanten und des Volumens von αSb2 O4 im untersuchten Druckbereich. Die aus den Druck- und Volumendaten berechnete isotherme Zustandsfunktion (Birch-Murnaghan) von α-Sb2 O4 ist als gestrichelt Linie dargestellt. Abb. 3.20: Diagramm mit der Entwicklung der Zellkonstanten und des Volumens von β Sb2 O4 im untersuchten Druckbereich. Die aus den Druck- und Volumendaten berechnete isotherme Zustandsfunktion (Birch-Murnaghan) von β -Sb2 O4 ist als gestrichelt Linie dargestellt. 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar Abb. 3.21: Phasendiagramm von Sb2 O4 aus den Daten der Experimente in der Hochdruckpresse bis p = 6 GPa und unterschiedlichen Temperaturen. 43 Abb. 3.22: Phasendiagramm von Sb2 O4 aus den Daten der Experimente in den Hochdruckpressen bei einem Druck von p = 6 GPa und verschiedenen Temperaturen und Haltezeiten. wurden auch mit der Vinet-Gleichung:76 pVin = 3K0T [1−( VV )1/3 ] 0 ( VV )2/3 0 0 − 1)(1 − ( V )1/3 )] · exp[ 32 (K0T V0 erhalten. Der niedrigere Wert von K0β für β -Sb2 O4 ist eher untypisch für Oxide, welche meistens einen Anstieg von K0 für Hochdruckphasen bei zunehmender Dichte aufweisen. Jedoch ist eine solche Anomalie nicht einzigartig, sie wurde schon bei elementarem Si, Pb und den Verbindungen FeS (Troilit)77 und FeSb2 O4 78 beobachtet. Die Ergebnisse der Versuche mit den Hochdruckpressen sind in Abbildung 3.21 und Abbildung 3.22 dargestellt. Man kann erkennen, dass die Hochdruckexperimente zu einer vollständigen Umwandlung von α- zu β -Sb2 O4 bei einem Druck von p = 4 GPa und T = 400 °C und p = 6 GPa und T = 375 °C führten. Bei Drücken zwischen 4 GPa und 6 GPa und Temperaturen zwischen 23 °C und 350 °C erhält man Mischungen aus der α- und β -Phase, wobei der Anteil von β -Sb2 O4 mit höherer Temperatur zunimmt. Bei p = 6 GPa und T = 400 °C konnten im Pulverdiffraktogramm neben β -Sb2 O4 auch geringe Spuren von Sb2 O3 nachgewiesen werden. Das heißt bei diesen Temperaturen und Drücken setzt schon eine Zersetzung der Probe ein. Des weiteren konnten in dem Pulverdiffraktogramm bei p = 6 GPa und Raumtemperatur geringe Spuren der monoklinen β -Phase festgestellt werden. Der Anteil der β -Phase ist nach 24 Stunden deutlich höher als nach 2 Stunden, wo sich nur Spuren erkennen lassen. Die Umwandlung von der α- in die β -Phase bei p = 6 GPa und Raumtemperatur erfolgt sehr langsam. 44 3 Spezieller Teil Abb. 3.23: Plot der Rietveld-Verfeinerung für α-Sb2 O4 (λ = 1,5406 Å). Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten RietveldVerfeinerung in Raumgruppe Pna21 (grüne Linie), die Reflexlagen von α-Sb2 O4 , sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. Abb. 3.24: Plot der Rietveld-Verfeinerung für β -Sb2 O4 (λ = 1,5406 Å) nach dem Hochdruckversuch bei 6 GPa und 375 °C. Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung in Raumgruppe C2/c (grüne Linie), die Reflexlagen von β -Sb2 O4 , sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 45 Tabelle 3.14: Kristallographische Daten und Güte der Rietveld-Anpassung für α- und β Sb2 O4 . Phase Kristalldaten Raumgruppe Gitterkonstanten Zellvolumen Z Molvolumen Molgewicht Dichte (berechnet) Datensammlung Strahlquelle Monochromator Strahlung Messbereich; Schrittweite Anzahl der Datenpunkte Anzahl der gemessenen Reflexe Strukturverfeinerung Verwendetes Programm Anzahl der verfeinerten Parameter Rp a Rwp a R(F2 )a a Alle 3.1.3.4 α-Sb2 O4 β -Sb2 O4 Pna21 (Nr. 33) a = 544,25(2)) pm b = 480,98(2) pm c = 1178,21(5) pm C2/c (Nr. 15) a = 1206,42(2) pm b = 483,61(1) pm c = 538,46(1) pm β = 104,60(1) pm V = 308,42(2)·106 pm3 V = 304,01(2)·106 pm3 4 4 46,441 cm3 /mol 45,777 cm/ mol M = 307,50 g/mol 6,622 g/cm3 6,718 g/cm3 STOE Stadi-P Ge(111) CuKα (λ = 1,5406 Å) 12°<2°θ <88,70°; 0,01°2θ 12°<2°θ <89,96°; 0,01°2θ 7779 7799 137 127 GSAS/EXPGUI43, 44 33 6,74 % 8,58 % 6,40 % 26 6,87 % 9,02 % 8,82 % Werte sind mit GSAS berechnet Strukturbestimmung und -beschreibung Das Softwarepaket GSAS/EXPGUI43, 44 wurde für die Rietveldverfeinerung der Kristallstrukturen beider Modifikationen des Antimon(III,V)oxids eingesetzt. Als Anfangswerte für die Anpassung der Pulverdiffraktogramme von α- und β -Sb2 O4 wurden die Daten von der Einkristallstrukturen von Amador et al.70 verwendet. Die verfeinerten Werte für die Zellparameter und die Atompositionen (siehe Tabelle 3.14, Tabelle 3.15 und Tabelle 3.16) und die sich daraus ergebenden Bindungslängen und -winkel, liegen im Bereich der Werte von früheren Anpassungen67–71 (siehe 3.17 und 3.18). Wie in Abbildung 3.25 und Abbildung 3.26 zu sehen ist, sind sich die beiden Kristallstrukturen der beiden Modifikationen sehr ähnlich, obwohl α-Sb2 O4 orthorhombisch in der Raumgruppe Pna21 und β -Sb2 O4 monoklin in der Raumgruppe C2/c vorliegen. Die Struktur besteht in beiden Modifikationen aus verzerrten SbV O6 -Oktaedern und aus quadratisch-pyramidalen SbIII O4 E-Einheiten (E = freies Elektronenpaar). Die SbO6 Oktaeder sind über gemeinsame Ecken miteinander verknüpft und bilden Schichten parallel zur ab-Ebene in der α-Phase und parallel der bc-Ebene in der β -Phase (siehe Abbildung 3.25 und Abbildung 3.26). Die Oktaeder der β -Phase zeigen nur eine sehr 46 3 Spezieller Teil Tabelle 3.15: Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für α-Sb2 O4 . Atom Sb1 (+5) Sb2 (+3) O1 O2 O3 O4 Wyckhoff-Position 4a 4a 4a 4a 4a 4a x 0,3718(2) 0,9793(6) 0,3373(25) 0,1520(19) 0,0780(19) 0,3432(28) y 0,0135(7) 0,0354(3) 0,1404(29) 0,7195(21) 0,2006(23) 0,8039(30) z 0,2501(5) 0,0030(5) 0,0889(7) 0,1989(9) 0,3112(9) 0,3954(8) Uiso [pm2 ] 0,0134(1) 0,028(1) 0,037(2) 0,037(2) 0,037(2) 0,037(2) Tabelle 3.16: Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für β -Sb2 O4 . Atom Sb1 (+5) Sb2 (+3) O1 O2 Wyckhoff-Position 4c 4e 8f 8f x 1/4 0 0,1973(6) 0,0895(7) y 1/4 0,2822(4) 0,0517(16) 0,4087(16) z 0 1/4 6736(17)) 0,9540(16)) Uiso [pm2 ] 0,029(1) 0,025(1) 0,022(3) 0,036(3) geringe Abweichung vom idealen Oktaeder auf, während in der α-Phase es zu einer deutlich sichtbaren Verzerrung des SbO6 -Oktaeders kommt. Die Sb3+ -Atome liegen genau zwischen den Oktaederschichten. Sie verknüpfen die Schichten, indem sie mit je zwei Sauerstoffatomen aus der darüber und darunter liegenden Schicht eine quadratische Grundfläche bilden, über welcher das Sb3+ -Atom sitzt. Die Spitze dieser quadratischpyramidalen SbO4 E-Einheit wird vom freien Elektronenpaar gebildet. Die Spitzen der einzelnen SbO4 E-Einheiten zeigen jeweils in entgegengesetzte Richtungen. Tabelle 3.17: Vergleich der Atomabstände [pm] aus der Rietveld-Anpassung für α- und β -Sb2 O4 . Bindungslängen [pm] α-Sb2 O4 β -Sb2 O4 Sb1 – O1 200(1) Sb1 – O1 Sb1 – O2 195(1) Sb1 – O1 Sb1 – O2 199(1) Sb1 – O2 Sb1 – O3 192(1) Sb1 – O3 197(1) Sb1 – O4 199(2) Sb2 – O1 201(2) Sb2 – O2 Sb2 – O1 225(2) Sb2 – O2 Sb2 – O4 205(2) Sb2 – O4 230(2) 3.1.3.5 193(1) (2x) 196(1) (2x) 204(1) (2x) 200(1) (2x) 222(1) (2x) Berechnungen der Gitterenergie Für α- und β -Sb2 O4 wurden die Werte für den Madelunganteil der Gitterenergie (MAPLE)54, 55 berechnet. Die Werte für gleichen Ionen liegen bei beiden Modifikationen in einem vergleichbaren und erwarteten Bereich (siehe Tabelle 3.19). Die Summe der Coulombanteile der Gitterenergie für β -Sb2 O4 ist mit 26635 kJ/mol höher als bei der 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 47 Abb. 3.25: Blick auf die Kristallstruktur von α-Sb2 O4 entlang [010] und [100]. Abb. 3.26: Blick auf die Kristallstruktur von β -Sb2 O4 entlang [010] und [001]. α-Modifikation mit 26619 kJ/mol. Zudem erkennt man bei den MAPLE-Werten für Sauerstoff bei der α-Phase eine deutlich größere Streuung als bei der β -Phase. Somit besitzt β -Sb2 O4 der Gitterenergie nach die größere Stabilität. 3.1.3.6 Ergebnisse Zum ersten Mal wurden Hochdruckversuche bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen mit Sb2 O4 durchgeführt. Durch die experimentellen Daten mit Diamantstempelzellen und Hochdruckpressen konnte gezeigt werden, dass die β -Modifikation (laut Literatur die Hochtemperaturphase), sowohl durch Druckerhöhung als auch durch hohe Temperaturen68, 72 erhalten werden kann. Es wurde zudem festgestellt, dass die monokline β -Modifikation nach Bildung durch die Hochdruckexperimente erstaunlich 48 3 Spezieller Teil Tabelle 3.18: Vergleich der Winkel [°] aus der Rietveld-Anpassung für α- und β -Sb2 O4 . Bindungswinkel [°] α-Sb2 O4 O1 – Sb1 – O2 82,5(5) O1 – Sb1 – O2 87,5(5) O1 – Sb1 – O3 101,1(5) O1 – Sb1 – O3 97,5(5) O1 – Sb1 – O4 164,0(5) O2 – Sb1 – O2 88,2(4) O2 – Sb1 – O3 86,9(5) O2 – Sb1 – O3 94,0(5) O2 – Sb1 – O3 175,9(5) O2 – Sb1 – O3 172,5(4) O2 – Sb1 – O4 92,0(5) O2 – Sb1 – O4 81,4(5) O3 – Sb1 – O3 90,6(4) O3 – Sb1 – O4 94,9(5) O3 – Sb1 – O4 81,6(5) O1 – Sb2 – O1 86,1(4) O1 – Sb2 – O4 90,2(5) O1 – Sb2 – O4 74,0(5) O4 – Sb2 – O1 74,3(5) O1 – Sb2 – O4 146,4(5) O4 – Sb2 – O4 78,9(4) β -Sb2 O4 O1 – Sb1 – O1 O1 – Sb1 – O1 O1 – Sb1 – O1 O1 – Sb1 – O2 O1 – Sb1 – O2 O1 – Sb1 – O2 O1 – Sb1 – O2 O2 – Sb1 – O2 180,0 (2x) 89,6(3) (2x) 90,4(3) (2x) 85,7(3) (2x) 94,3(3) (2x) 90,5(3) (2x) 89,5(3) (2x) 180,0 O2 – Sb2 – O2 O2 – Sb2 – O2 O2 – Sb2 – O2 O2 – Sb2 – O2 148,1(3) 72,2(3) (2x) 84,0(3) (2x) 83,4(3) Tabelle 3.19: Vergleich der MAPLE-Werte für α-Sb2 O4 und β -Sb2 O4 . Atom Sb1 Sb2 O1 O2 O3 O4 Ladung +5 +3 -2 -2 -2 -2 MAPLE (α-Sb2 O4 ) 3044,5 1098,3 550,7 569,9 607,1 488,7 Σ = 26619 kJ/mol MAPLE (β -Sb2 O4 ) 3025,7 1118,6 598,9 510,4 Σ = 26635 kJ/mol stabil bei Normalbedingungen ist und die Rückumwandlung in das α-Sb2 O4 nicht mehr möglich ist. Sogar nach Aufheizen auf 800 °C mit einer Heizguinier-Röntgenkamera konnte keine Veränderung von β -Sb2 O4 beobachtet werden (siehe Abbildung 3.27). Bei der Betrachtung der Kristallstrukturen fällt auf, dass bei Normalbedingungen β -Sb2 O4 ein Zellvolumen von V = 303, 62 · 106 pm3 besitzt und eine Dichte von ρ = 6, 73g/cm3 hat. Durch Vergleich der korrespondierenden Werte für α-Sb2 O4, welche das Ergebnis des normalen Herstellungsprozesses bei 1 bar sind, ergibt sich ein Zellvolumen von V = 308, 47 · 106 pm3 und eine Dichte von ρ = 6, 62g/cm3 . Diese Ergebnisse zeigen, dass die Packung in der Kristallstruktur der β -Modifikation effizienter ist als die der α-Modifikation. Bisher galt die α-Modifikation als die stabile Phase bei Normaldruck und Raumtemperatur. Normalerweise erwartet man für eine „Hochtemperaturphase“ ein größeres Volumen und geringere Dichte im Vergleich zur Raumtemperaturmodifikation. 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 49 h] Abb. 3.27: Heizguinieraufnahme von Sb2 O4 im Temperaturbereich 20 °C - 800 °C - 20 °C. Im gesamten Temperaturbereich ist keine Phasenumwandlung erkennbar. Aus den Ergebnissen der Hochdruckversuche ergibt sich, dass β -Sb2 O4 die thermodynamisch stabilere Modifikation im gesamten untersuchten Druck- und Temperaturbereich darstellt. Dieses Ergebnis wird auch durch die Tatsache gestützt, dass sich Sb2 O3 bei hohen Drücken und erhöhter Temperatur (≈ 400 °C) in β -Sb2 O4 und elementares Antimon zersetzt. Mit diesen Ergebnissen wird die frühere Annahme von Keve und Skapski,79 dass die β -Phase die stabilere Modifikation des Sb2 O4 ist, bestätigt. 50 3.1.4 3 Spezieller Teil Bismut(III)fluorid BiF3 Über BiF3 gibt es vor allem in der älteren Literatur unterschiedliche Angaben über die Kristallstruktur. Es existieren dabei Angaben über eine Modifikation80–82 und eine orthorhombische Modifikation von BiF3 .83, 84 Eine genaue Untersuchung von Greis et al.85 zeigte, das BiF3 die orthorhombische Kristallstruktur besitzt und diese zum Strukturtyp des YF3 gehört. BiF3 , nachfolgend als α-BiF3 bezeichnet, kristallisiert in der Raumgruppe Pnma (Nr. 62) mit a = 656,14 pm, b = 701,53 pm, c = 484,14, V = 222,85·106 pm3 und Z = 8. Es zeigt beim Erhitzen bis zur Schmelztemperatur von 757 °C keine Phasenumwandlung. Bei der in der Literatur erwähnten kubische Modifikation von BiF3 handelt es sich um ein Oxidfluorid des Bismuts mit der Zusammensetzung BiO0,5 F2 . Über das Verhalten von BiF3 bei erhöhten Drücken gibt es zwei Literaturangaben,86, 87 dabei wird in einer der beiden eine Hochdruckmodifikation des Bismut(III)fluorids (TBiF3 ) erwähnt.87 Die Struktur wurde aber bisher nicht vollständig aufgeklärt, da keine reine Phase erhalten wurde. Es wurden nur die Gitterparameter einer trigonalen Zelle mit a = 707,6 pm und c = 735,0 pm bestimmt. Das sogenannte „T-BiF3 “ soll eine dem Tysonit (LaF3 ) ähnliche Struktur aufweisen, eine Strukturvorschlag wurde schon früher aufgestellt.85 Im Rahmen der Arbeit sollte die Hochdruckmodifikation einphasig dargestellt werden und die Struktur vollständig bestimmt werden. 3.1.4.1 Hochdruckversuche mit Hochdruckpressen Für die Versuche wurde hochreines BiF3 (Sigma-Aldrich, 99,99+ %) verwendet, welches vor Benutzung noch einmal im Vakuum bei 100 °C für 24 Stunden getrocknet wurde. Danach wurde das BiF3 in einen mit Argon gefüllte Handschuhkasten überführt. Das Pulverdiffraktogramm zeigte nur Braggreflexe, die dem orthorhombischen BiF3 zugeordnet werden können. Alle Proben für die Hochdruckversuche wurden im Handschuhkasten vorbereitet und dann in die Piston-Zylinder-Presse für Experimente bis 2 GPa Druck, in die BELT-Presse für Versuche bis 6 GPa oder in die Multianvil-Presse für die Versuche bis 20 GPa Druck eingebaut. Die Versuche wurden bis zu Drücken von 20 GPa und Temperaturen bis 700 °C durchgeführt. 3.1.4.2 Ergebnisse der Hochdruckversuche Die Ergebnisse der Hochdruckexperimente sind in Abbildung 3.28 dargestellt. Es ist deutlich erkennbar, dass bei den Experimenten bis 20 GPa Druck und 700 °C Mischungen aus α- und β -BiF3 entstanden sind. Bei drei Versuchen wurde eine Zersetzung der Probe in 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 51 Abb. 3.28: Darstellung des p-T Phasendiagramms von BiF3 aus den Daten der Experimente in den Hochdruckpressen bei Drücken bis 20 GPa und Temperaturen bis 700 °C. elementares Bismut beobachtet und das bei niedrigeren Temperaturen als die Schmelztemperatur bei Normaldruck (757 °C). Das Pulverdiffraktogramm des Versuches bei 2 GPa und Raumtemperatur zeigte keine Mischung der beiden Modifikationen, wie in der Literatur berichtet,87 sondern nur dir Reflexe des reinen α-BiF3 . 3.1.4.3 Röntgenbeugung an Pulvern Die Hochdruckexperimente wurden durch Abschreckung auf Raumtemperatur und schnelle Druckerniedrigung beendet. Die Hochdruckzellen aus den Versuchen wurden im Handschuhkasten geöffnet und die pulverförmigen Proben auf einen Flachträger für die Aufnahme der Pulverdiffraktogramme präpariert. Wegen der starken Absorption durch Bismut wurden keine Kapillaren für die röntgenographischen Untersuchungen verwendet. Ausgewählte Proben wurden unter Vakuum für eine Stunde auf 350 °C erhitzt, um zu kontrollieren, ob sich Oxidfluoride des Bismut gebildet haben. Die Oxidfluoride BiOx F3-2 bleiben durch die Temperaturbehandlung unverändert,85 während sich β -BiF3 (Hochdruckmodifikation) wieder in die α-Modifikation umwandelt87 (siehe Abbildung 3.29). 52 3 Spezieller Teil Abb. 3.29: Pulverdiffraktogramme des Hochdruckexperiments bei p = 2 GPa und T = 500 °C. Das obere Pulverdiffraktogramm zeigt die Mischung aus α- (Rot) und β -BiF3 (Blau) nach dem Hochdruckversuch. Das untere Pulverdiffraktogramm zeigt die gleiche Probe nach dem Erhitzen auf 350 °C, man erkennt nur noch die Reflexe des α-BiF3 (Rot). Abb. 3.30: Plot der Rietveld-Verfeinerung für α- und β -BiF3 (λ = 1,5406 Å). Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten RietveldVerfeinerung in der Raumgruppe P63 /mmc (grüne Linie), die Reflexlagen von α(Rot) und β -BiF3 (Schwarz), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 53 Tabelle 3.20: Ausgewählte kristallographische Daten und Ergebnisse der Strukturverfeinerung von β -BiF3 (Standardabweichung in Klammern). Kristalldaten Raumgruppe Gitterkonstanten Zellvolumen Z Molvolumen Molgewicht Dichte (berechnet) Datensammlung Strahlquelle Monochromator Strahlung Messbereich; Schrittweite Anzahl der Datenpunkte Anzahl der gemessenen Reflexe Strukturverfeinerung Verwendetes Programm Anzahl der verfeinerten Parameter Rp a Rwp a R(F2 )a reduziertes χ 2a a Alle P63 /mmc (Nr. 194) a = 407,89(2) pm c = 734,43(3) pm V = 105,82(1)·106 pm3 2 31,868 cm3 /mol 229,84 g/mol 8,347 g/cm3 STOE Stadi-P Ge(111) CuKα (λ = 1,5406 Å) 12,0°<2°θ <94,9°; 0,01°2θ 8234 151 GSAS/EXPGUI43, 44 37 6,61 % 8,69 % 6,19 % 1,880 Werte sind mit GSAS berechnet Tabelle 3.21: Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für β -BiF3 (Standardabweichung in Klammern). Atom Bi F1 F2 3.1.4.4 Wyckhoff-Position 2d 2b 4f x 2/3 0 1/3 y 1/3 0 2/3 z 1/4 1/4 0,0868(12) Biso [pm2 ] 0,0064(4) 0,0750(19) 0,0750(19) Strukturbestimmung Durch die Hochdruckversuche wurden Mischungen mit unterschiedlichen Verhältnissen zwischen α- und β -BiF3 erhalten. Da die Positionen der Braggreflexe des α-BiF3 bekannt sind, konnte mit den übrigen Braggreflexen eine Indizierung durchgeführt werden. Dabei erhielt man zwei Zellen, zum einen eine Zelle mit den Gitterparametern a = 706,83 pm, c = 733,94 pm und V = 317,55·106 pm3 , welche gut mit den Angaben aus der Literatur87 übereinstimmt. Für die andere Zelle wurden die Gitterparameter a = 407,94 pm, c = 733,68 pm und V = 105,7·106 pm3 gefunden. Die Güte der Indizierung war mit der kleineren Zelle besser, als mit der großen Zelle aus der Literatur. Es wurde auch ein mögliches Strukturmodell für die kleinere Zelle gefunden, nämlich das CmF3 .7 Das Curium(III)fluorid zeigt ein ähnliches Bild, auch dort ist eine Indizierung mit einer großen 54 3 Spezieller Teil trigonalen Zelle P-3c1 (Nr. 165) und mit einer kleineren hexagonalen Zelle P63 /mmc (Nr. 194) möglich. Beide besitzen sehr ähnliche Gitterparameter wie das β -BiF3 . Die Gitterparameter der hexagonalen und trigonalen Zelle stehen in folgendem Zusammenhang √ ah = 3at . Für das β -BiF3 wurde für beide Zellen eine LeBail-Anpassung durchgeführt und die hexagonale Zelle zeigte das bessere Ergebnis. Anschließend wurde eine RietveldVerfeinerung mit beiden Modifikationen ausgeführt. Die kristallographischen Daten sind in Tabelle 3.20, die Atompositionen in Tabelle 3.21 und die Atomabstände und Winkel in Tabelle 3.22 angegeben. Abb. 3.31: Koordination um das BiAtom und Darstellung der kürzesten Bi–F Abstände in β -BiF3 . Abb. 3.32: Abbildung der gesamten Koordination für das BiAtom in β -BiF3 . Tabelle 3.22: Übersicht über die Atomabstände (pm) und Winkel (°) in β -BiF3 (Standardabweichung in Klammern) Bi – F1 Bi – F1 235,5(1) 235,5(1) (2x) Bi – F2 Bi – F2 Bi – F2 264,3(4) (2x) 247,4(9) (2x) 264,2(4) (4x) F1 – Bi – F1 F1 – Bi – F1 F1 – Bi – F2 F1 – Bi – F2 F1 – Bi – F2 F1 – Bi – F2 F1 – Bi – F2 F1 – Bi – F2 F1 – Bi – F2 F1 – Bi – F2 F2 – Bi – F2 F2 – Bi – F2 119,9(1) 120,0(1) (2x) 90,0(1) (2x) 63,5(1) (4x) 63,5(1) (4x) 153,0(1) (4x) 90,0(1) (2x) 153,0(1) (2x) 63,6(1) (4x) 90,0(1) (2x) 180,0(1) 101,027 (4x) F2 – Bi – F2 F2 – Bi – F2 F2 – Bi – F2 F2 – Bi – F2 F2 – Bi – F2 F2 – Bi – F2 F2 – Bi – F2 F2 – Bi – F2 F2 – Bi – F2 F2 – Bi – F2 F2 – Bi – F2 F2 – Bi – F2 53,9(2) 63,0(2) (2x) 117,0(2) (2x) 63,0(2) (2x) 116,9(2) (2x) 63,0(2) (2x) 117,0(2) (2x) 127,1(2) (2x) 101,1(2) 54,0(2) (2x) 127,1(2) (4x) 101,0(2) 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar Abb. 3.33: Blick auf die Kristallstruktur von β -BiF3 entlang [010] (oberes Bild) und [001] (unteres Bild). 55 56 3.1.4.5 3 Spezieller Teil Strukturbeschreibung Die Struktur von β -BiF3 mit der hexagonalen Zelle ist aus aus hoch koordinierten Bi3+ Ionen aufgebaut. Das Bi besitzt drei kurze Bi–F1-Bindungen mit 235,5 pm und zwei etwas längere Bi–F2-Bindungen mit 247,9 pm. Betrachtet man nur diese kurzen Bindungen, so ergibt sich eine trigonal-bipyramidale Koordination für das Bi. Diese trigonalen Bipyramiden sind über die drei äquatorialen F-Atome miteinander zu Schichten verknüpft. Die Schichten sind in Richtung der c-Achse so angeordnet, dass die axialen F2-Atome in die Lücken zwischen den Bipyramiden der darunter- und darüberliegenden Schicht zeigen. Das Bismut weist aber noch 6 längere Bi–F2-Abstände von 264 pm auf. Jedes dieser F1-Atome überkappt dabei eine Fläche der trigonalen Bipyramide. Zudem stellt es auch ein axiales F-Atom der trigonalen Bipyramide aus der Schicht darüber bzw. darunter dar. Somit ergibt sich für das Bi in diesem Fall die Koordinationszahl 11 (5 kurze + 6 längere Bi–F Abstände). Im Vergleich dazu weist α-BiF3 die Koordinationszahl 8 auf, mit Bi–F-Abstände die zwischen 223,3 pm und 250,3 pm variieren. Daraus ergibt sich ein leicht deformiertes quadratisches Antiprisma als Koordinationspolyeder. Die quadratischen Antiprismas sind über gemeinsame Kanten und Ecken miteinander verknüpft (siehe Abbildung 3.34). Abb. 3.34: Blick auf die Kristallstruktur von α-BiF3 entlang [010] und [001]. 3.1.4.6 Berechnungen der Gitterenergie Für α- und β -BiF3 wurden die Motive der gegenseitigen Zuordnung, die effektive Koordinationszahl (ECoN) und die mittleren fiktiven Ionenradien (MEFIR)53 berechnet (siehe 3.1 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit freiem Elektronenpaar 57 Tabelle 3.23). Die Werte für die gleichen Atomsorten zeigen eine gute Übereinstimmung und liegen in dem erwarteten Bereich. Die Werte für den Madelunganteil für die Gitterenergie54, 55 sind für die gleichen Ionen in der gleichen Größenordnung und sind in Tabelle 3.24 aufgeführt. Die Coulombanteile der Gitterenergien betragen für das α-BiF3 5493 kJ/mol und für β -BiF3 5424 kJ/mol (Unterschied von ≈70 kJ/mol). Die α-Modifikation des BiF3 besitzt die höhere Gitterenergie und ist damit die stabilere Modifikation. Es wurde auch der Coulombanteil der Gitterenergie für das tysonitähnliche Modell „T-BiF3 “ berechnet. Die Summe der Gitterenergie (5394 kJ/mol) ist aber noch niedriger als bei β -BiF3 und wäre energetisch gesehen noch ungünstiger. Tabelle 3.23: Übersicht über die Motive der gegenseitigen Zuordnung, der effektiven Koordinationszahl (ECoN) und der mittleren effektiven Ionenradien (MEFIR) [pm] für α 84 - und β -BiF3 ECoN MEFIR 2,0 2,9 143 151 3,0 3,9 140 154 α-BiF3 F1 F2 ECoN MEFIR Bi 2/2 6/3 7,7 87 β -BiF3 F1 F2 ECoN MEFIR Bi 3/3 8/4 101,0 59 Tabelle 3.24: Vergleich der MAPLE-Werte für α-BiF3 84 und β -BiF3 . Atom Bi F1 F2 3.1.4.7 MAPLE (α-BiF3 ) 949,1 117,4 121,9 Σ = 5493 kJ/mol MAPLE (β -BiF3 ) 952,6 125,2 109,0 Σ = 5424 kJ/mol Ergebnisse Eine so hochsymmetrische hexagonale Kristallstruktur für das β -BiF3 scheint auf den ersten Blick ungewöhnlich, da das dreiwertige Bismut ein freies Elektronenpaar besitzt und dieses durch die hohe Koordinationszahl von 11 keinen Platz hat sich in eine bestimmte Richtung zu orientieren. Wenn man das Modell für die tysonitähnliche trigonale Kristallstruktur für BiF3 betrachtet, besitzt dort das Bi3+ -Kation ebenfalls eine hohe Koordinationszahl von 9 + 2. Die trigonale Struktur stellt eine leicht verzerrte Struktur des hexagonalen β -BiF3 dar. Im Gegensatz dazu hat das freie Elektronenpaar bei 58 3 Spezieller Teil der α-Modifikation durch die niedrigere Koordinationszahl von 8 genügend Raum sich in Richtung der quadratischen Flächen des Antiprismas zu orientieren. Das Verhalten, dass das freie Elektronenpaar bei Bi3+ -Kationen kaum ausgeprägt ist, wurde schon von Shannon88 in dem Artikel über die Ionenradien von Halogeniden und Chalkogeniden berichtet. Es ist von der Kristallstruktur abhängig, wie deutlich sich das freie Elektronenpaar bemerkbar macht. 3.2 3.2 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit Gerüst- oder Schichtstruktur 59 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit Gerüst- oder Schichtstruktur 3.2.1 Arsen(V)oxid As2 O5 Obwohl das Arsen(V)oxid schon lange bekannt89 ist, wurde die Kristallstruktur erst 1977 aufgeklärt.90–92 Eine Ursache dafür ist das hygroskopische Verhalten und die Neigung zur Bildung amorpher Pulver bei der Herstellung von As2 O5 . Es gibt eine Raumtemperaturmodifikation von As2 O5 ,90, 91 die nachfolgend als α-Phase bezeichnet wird. Das α-As2 O5 kristallisiert orthorhombisch in der Raumgruppe P21 21 21 mit a = 864,6 pm, b = 844,9 pm, c = 862,6 pm, V = 337,93·106 pm3 und Z = 4. Des weiteren existiert auch eine Hochtemperaturmodifikation von As2 O5 ,93 die nachfolgend als β -Phase bezeichnet wird. Diese ist tetragonal P41 21 2 mit a = 857,2 pm und c = 463,6 pm, V = 340,65·106 pm3 und Z = 4. Die reversible Umwandlung zwischen der α- und β - Phase erfolgt bei 305 °C und ist ein Übergang 2.Ordnung. Bei diesem Übergang handelt es sich um eine ferroelastische Phasenumwandlung. Diese ist experimentell94–97 und mit theoretische Berechnungen98 detailiert untersucht worden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Verhalten von As2 O5 bei hohen Drücken bei Raumtemperatur, als auch bei höheren Temperaturen untersucht. In der Literatur wurden keine Informationen über das Hochdruckverhalten gefunden. 3.2.1.1 Hochdruckversuche mit Diamantstempelzelle Für die Untersuchung des Verhaltens von α-As2 O5 wurde dieses durch Oxidation von As2 O3 und anschließender Entwässrung der erhaltenen Arsensäure dargestellt.92, 99 Für die Experimente bei hohen Drücken und Raumtemperatur, wurde eine kleine Menge As2 O5 in Pulverform unter Schutzgas in eine Diamantstempelzelle gegeben. Zur Bestimmung des Druckes mit der Ramanmethode wurden Rubinsplitter zugegeben Anschließend wurde die Zelle mit Stickstoff als Druckmedium gefüllt und verschlossen. Die Messung erfolgte an der Synchrotronbeamline ID09 am ESRF, Grenoble. Die Messung wurde bei einer Wellenlänge von 0,41592 Å durchgeführt und Pulverdiffraktogramme im Winkelbereich zwischen 2,5° und 25°2θ aufgenommen. Der Druck in der Diamantstempelzelle wurde jeweils vor und nach der Messung bestimmt und daraus der Mittelwert gebildet. Aus den Daten des Hochdruckexperiments mit der Diamantstempelzelle erkennt man, dass α-As2 O5 bis zu einem Druck von 19,5 GPa keine Phasenumwandlung bei Raumtemperatur zeigt (siehe Abbildung 3.35). Aus den erhaltenen Druck-Volumen Daten konnte das Kompressionsmodul für die α-Phase des Arsen(V)oxid bestimmt werden. Dies geschah mit Hilfe der Birch-Murnaghan-Zustandsgleichung73 3.Ordnung und der VinetZustandsgleichung.76 Für die Berechnung wurde das Programm EOSFIT 5.2,74 sowie 60 3 Spezieller Teil das "Non-linear curve fitting"75 verwendet. Die berechnete Druck-Volumen Kurve ist in Abbildung 3.36 dargestellt. Das ermittelte Kompressionsmodul und die erste Ableitung betragen für α-As2 O5 mit der Birch-Murnaghan-Zustandsgleichung K0 = 88,4 ± 2,3 GPa und K00 = 4,0 ± 0,4 GPa. Vergleichbare Werte wurden mit der Vinet-Zustandsgleichung erhalten, nämlich K0 = 87,6 ± 2,3 GPa und K00 = 4,2 ± 0,4 GPa. Abb. 3.35: Darstellung der in situ Pulverdiffraktogramme bei Druckerhöhung während des Diamantstempelzellenexperiments mit α-As2 O5 bei Raumtemperatur. 3.2 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit Gerüst- oder Schichtstruktur Abb. 3.36: Diagramm mit der Entwicklung der Zellkonstanten und des Volumens von αAs2 O5 im untersuchten Druckbereich. Die aus den Druck- und Volumendaten berechnete isotherme Zustandsfunktion (Birch-Murnaghan) von α-As2 O5 ist als gestrichelt Linie dargestellt. Abb. 3.37: Darstellung des p-T Phasendiagramms von As2 O5 , welches aus den experimentellen Daten mit den Hochdruckpressen erstellt werden konnte. 61 62 3 3.2.1.2 Spezieller Teil Hochdruckversuche mit Hochdruckpressen Es wurden auch Hochdruckversuche mit α-As2 O5 durchgeführt, dabei wurde die PistonZylinder-Presse für Experimente bis 2 GPa Druck, die BELT-Presse für Hochdruckversuche bis 6 GPa oder die Multianvil-Presse für die Versuche bis 20 GPa Druck eingesetzt. Dazu wurde das α-As2 O5 in einem Handschuhkasten unter Schutzgas in verschließbare Tiegel aus unterschiedlichen Material (Pt, Au, Pd) gefüllt und dann in die Presse eingebaut. Dabei zeigte sich, das die α-Phase über einen weiten Druck- und Temperaturbereich stabil ist. Des weiteren benötigt mindestens eine Temperatur von T ≈ 500 °C, um bei den hohen Drücken eine neue Phase von As2 O5 zu erhalten (siehe Abbildung 3.37). Tabelle 3.25: Kristallographische und analytische Daten von γ-As2 O5 (Standardabweichung in Klammern). Kristalldaten Raumgruppe Gitterkonstanten Zellvolumen Z Molvolumen Molgewicht Dichte (berechnet) Datensammlung Strahlquelle Monochromator Strahlung Messbereich; Schrittweite Anzahl der Datenpunkte Anzahl der gemessenen Reflexe Strukturverfeinerung Verwendetes Programm Anzahl der verfeinerten Parameter Rp a Rwp a R(F2 )a a Alle 3.2.1.3 P21 /n (Nr. 14) a = 880,38(4) pm b = 829,44(4) pm c = 479,36(3) pm β = 96,86(0)° V = 347,54(17)·106 pm3 4 52,317 cm3 /mol 229,84 g/mol 4,393 g/cm3 Heizguinier (FR 553, Fa. Enraf-Nonius) Quarzeinkristall (Johansson-Monochromator) CuKα (λ = 1,5406 Å) 9,8°<2°θ <78,3°; 0,02°2θ 2735 280 GSAS/EXPGUI43, 44 54 3,13 % 4,52 % 9,41 % Werte sind mit GSAS berechnet Röntgenbeugung an Pulvern Da sich die mit den Hochdruckexperimenten erhaltenen Phasen wieder in die α-Phase von As2 O5 umwandeln, wurde mit Heizguinier-Aufnahmen im Temperaturbereich 20 °C - 350 °C - 20 °C nachgewiesen. Dabei zeigte sich bei einigen Heizguinier-Messungen, dass sich die Hochdruckphasen über eine intermediäre Phase in die α-Modifikation von As2 O5 umwandeln (siehe Abbildung 3.38). 3.2 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit Gerüst- oder Schichtstruktur Abb. 3.38: Heizguinieraufnahme von einer bisher noch nicht aufgeklärten Hochdruckmodifikation von α-As2 O5 im Temperaturbereich 20 °C - 350 °C 20 °C. Man erkennt eine vollständige Phasenumwandlung der Hochdruckmodifikation in die γ-Phase von As2 O5 , die im Temperaturbereich T ≈ 205 °C - 255 °C stabil ist. Danach erfolgt eine weitere vollständige Umwandlung in die Hochtemperatur (β )- und Raumtemperatur (α)-Phase von As2 O5 . Abb. 3.39: Plot der Rietveld-Verfeinerung für γ-As2 O5 aus den Daten der Heizguiniermessung im Temperaturbereich T = 205 °C - 255 °C (λ = 1,5406 Å). Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung (grüne Linie), die Reflexlagen von γ-As2 O5 (Schwarz) und HT-As2 O5 (Rot), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. 63 64 3 Spezieller Teil Tabelle 3.26: Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für γ-As2 O5 (Standardabweichung in Klammern). Atom As1 As2 O1 O2 O3 O4 O5 3.2.1.4 Wyckhoff-Position 4e 4e 4e 4e 4e 4e 4e x 0,615(1) 0,713(1) 0,515(2) 0,800(2) 0,240(2) 0,989(2) 0,229(3) y 0,898(1) 0,220(1) 0,060(2) 0,247(3) 0,967(3) 0,765(3) 0,612(3) z 0,602(1) 0,360(1) 0,687(4) 0,072(4) 0,547(4) 0,234(3) 0,411(4) Biso [pm2 ] 0,050(2) 0,037(2) 0,039(3) 0,039(3) 0,039(3) 0,039(3) 0,039(3) Strukturbestimmung Eine Indizierung der bei den Heizguinier-Messungen intermediär auftretenden Phase war im monoklinen System möglich, mit sehr ähnlichen Zellparametern, wie sie die α-, und β -Phase von As2 O5 aufweisen. Nach den Auslöschungsbedingungen ergab sich als Raumgruppe für diese intermediäre Phase P21 /n, mit a = 880,38(4) pm, b = 829,44(4) pm, c = 479,36(3) pm, β = 96,86(0)°, V = 347,54(17)·106 pm3 und Z = 4. Die kristallographischen Daten sind in Tabelle 3.25, die Atompositionen in Tabelle 3.26 und die Atomabstände und Winkel sind in Tabelle 3.27 aufgeführt. Das Pulverdiffraktogramm mit der Rietveld-Anpassung ist in Abbildung 3.39 dargestellt. Tabelle 3.27: Übersicht über die Bindungslängen (pm) und -winkel (°) in γ-As2 O5 (Standardabweichung in Klammern) As1 – O1 As1 – O1 As1 – O2 As1 – O3 As1 – O4 As1 – O5 O1 – As1 – O1 O1 – As1 – O2 O1 – As1 – O2 O1 – As1 – O5 O1 – As1 – O3 O1 – As1 – O3 O1 – As1 – O4 O1 – As1 – O4 O1 – As1 – O5 O2 – As1 – O3 O2 – As1 – O4 O2 – As1 – O5 O3 – As1 – O4 O3 – As1 – O5 O4 – As1 – O5 168(2) 172(2) 172(2) 190(2) 190(2) 164(2) 73,6(9) 165,2(10) 92,5(9) 95,7(10) 89,4(9) 90,7(9) 98,3(9) 93,2(9) 169,2(10) 84,0(9) 87,3(9) 98,2(10) 171,0(9) 90,1(9) 88,9(9) As2 – O2 As2 – O3 As2 – O4 As2 – O5 167(2) 165(2) 182(2) 181(2) O2 – As2 – O3 O2 – As2 – O4 O2 – As2 – O5 O3 – As2 – O4 O3 – As2 – O5 O4 – As2 – O5 103,0(10) 107,3(9) 106,0(9) 117,4(10) 121,1(10) 101,1(9) As1 – O1 – As1 As1 – O2 – As2 As1 – O3 – As2 As1 – O4 – As2 As1 – O5 – As2 106,4(11) 106,4(11) 106,4(11) 106,4(11) 106,4(11) 3.2 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit Gerüst- oder Schichtstruktur 65 Abb. 3.40: Darstellung des AsO6 Oktaeders und AsO4 Tetraeders in γ-As2 O5 mit Angabe der Bindungslängen in pm. 3.2.1.5 Strukturbeschreibung Da das intermediäre γ-As2 O5 eine monokline Verzerrung von α- bzw. β -As2 O5 darstellt, ist die Kristallstruktur diesen sehr ähnlich. Die Struktur ist ebenfalls aus AsO6 Oktaedern und AsO4 Tetraedern aufgebaut (siehe Abbildung 3.40). Die mittlere Bindungslänge beträgt für den Oktaeder in γ-As2 O5 176 pm und für den Tetraeder liegt sie bei 174 pm. Damit liegen sie in einem vergleichbaren Bereich, wie bei α-As2 O5 mit 182 pm für den Oktaeder und 168 pm für den Tetraeder. Die Struktur bei der α- und der β -Phase besteht aus eckenverknüpften AsO6 -Oktaedern, die unendliche Zickzack-Ketten in Richtung der c-Achse ausbilden. Eine solche Kette ist dann durch die Tetraeder jeweils so verknüpft, dass sie von vier weiteren Ketten umgeben ist. Dadurch bilden sich dann nahezu quadratische, röhrenförmige Hohlräume in der Struktur, die ebenfalls entlang der c-Achse verlaufen. Auf den ersten Blick scheint die Struktur von γ-As2 O5 den gleichen Aufbau von AsO6 -Oktaedern und AsO44 -Tetraedern zu besitzen (siehe Abbildung 3.41 und Abbildung 3.42). Bei genauerer Betrachtung bilden sich hier keine Ketten von eckenverknüpften Oktaedern, sondern es sind je 2 Oktaeder über gemeinsame Kanten miteinander verknüpft und bilden As2 O10 -Einheiten. Diese Einheiten sind dann über die Tetraeder so verbunden, dass sie in Richtung [001] übereinander gestapelt sind und sich dabei wieder die röhrenförmigen Hohlräume ausbilden. In diesem Fall zeigen die Hohlräume aber eine stärkere Verzerrung von der quadratischen Form als es bei α- bzw. β -As2 O5 der Fall ist. 3.2.1.6 Berechnungen der Gitterenergie Für γ-As2 O5 wurden Berechnungen für die Werte des Madelunganteils der Gitterenergie (MAPLE)54, 55 durchgeführt. Zum Vergleich sind auch die Werte von α- und β -As2 O5 bestimmt worden. Die Werte für gleiche Ionen liegen bei allen drei Modifikationen in 66 3 Spezieller Teil Abb. 3.41: Abbildung der Struktur von γ-As2 O5 mit Blick entlang [001]. Arsen ist in Grau und Sauerstoff in Rot dargestellt. Abb. 3.42: Abbildung der Struktur von γ-As2 O5 mit Blick entlang [100]. Arsen ist in Grau und Sauerstoff in Rot dargestellt. 3.2 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit Gerüst- oder Schichtstruktur 67 einem vergleichbaren und erwarteten Bereich (siehe Tabelle 3.28). Wie man erkennt ist α-As2 O5 die stabilste Form, da die Summe der Coulombanteile der Gitterenergie erwartungsgemäß den höchsten Wert besitzt (40510 kJ/mol). Die Werte für die metastabilen Modifikationen betragen für β -As2 O5 (Hochtemperaturmodifikation) 40463 kJ/mol und für γ-As2 O5 40436 kJ/mol. Da sich die Energien der beiden nur geringfügig unterscheiden, kann man sich das intermediäre Auftreten der γ-Modifikation bei Umwandlung der Hochdruckphasen von As2 O5 zurück in die α-Phase während der Heizguinieraufnahmen erklären. Tabelle 3.28: Vergleich der MAPLE-Werte für γ-As2 O5 , αAs2 O5 90, 91 und β -As2 O5 .93 Atom As1 As2 O1 O2 O3 O4 O5 MAPLE (γ-As2 O5 ) 3174,4 3015,4 764,5 718,3 681,9 618,9 686,5 Σ = 40436 kJ/mol MAPLE (α-As2 O5 ) 3098,4 3125,6 732,4 671,9 676,0 682,0 691,3 Σ = 40510 kJ/mol MAPLE (β -As2 O5 ) 3118,5 3099,7 733,5 673,4 683,9 Σ = 40463 kJ/mol 68 3.2.2 3 Spezieller Teil Vanadium(V)oxid V2 O5 Das Vanadium(V)oxid V2 O5 ist bei Normaldruck und hohen Temperaturen, als auch bei erhöhtem Druck und Temperaturen genauer untersucht worden. Es sind verschiedene Modifikationen bekannt. Zum einen das orthorhombische V2 O5 , das auch als α-V2 O5 bezeichnet wird.100 Es kristallisiert in der Raumgruppe Pmmn (Nr. 59) mit a = 1151,2 pm, b = 356,4 pm, c = 436,8 pm, V = 179,21·106 pm3 und Z = 2. Zum anderen γ-V2 O5 welches durch chemische oder elektrische Deintercalation von Li aus γ-LiV2 O5 101 erhalten wird. Das γ-V2 O5 kristallisiert ebenfalls orthorhombisch in der Raumgruppe Pnma (Nr. 62) mit a = 994,6 pm, b = 358,5 pm, c = 1004,2 pm, V = 358,1·106 pm3 und Z = 4. Es handelt sich dabei um eine metastabile Phase, die sich beim Erhitzen auf eine Temperatur von über T = 340 °C wieder in die α-Modifikation umwandelt. Des weiteren sind zwei Hochdruckmodifikationen von V2 O5 bekannt. Zum einen das β -V2 O5 ,102 welches monoklin in der Raumgruppe P21 /m (Nr. 11) kristallisiert mit a = 711,40 pm, b = 357,18 pm, c = 628,46 pm, β = 90.07°, V = 159,69 ·106 pm3 und Z = 2. Es tritt in einem mittleren Druckbereich zwischen 2,5 und 8 GPa und bei Temperaturen bis 900 °C auf. Die zweite Hochdruckmodifikation ist das B-V2 O5 ,103 es ist ebenfalls monoklin, aber kristallisiert in der Raumgruppe C2/c (Nr. 15) mit a = 1196,40 pm, b = 469,86 pm, c = 532, 49 pm, V = 290,01·106 pm3 und Z = 4. Diese Modifikation bildet sich bei Drücken zwischen 8 und 9 GPa bei Temperaturen bis 1100 °C. Aus Gründen der Konsistent der Phasenbenennungen nach dem griechischen Alphabet, wurde die B-Modifikation in δ -V2 O5 umbenannt. Diese beiden Hochdruckmodifikationen (β - und δ -V2 O5 ) sind metastabil und lassen sich auf Raumtemperatur und Normaldruck abschrecken. Beim Erhitzen wandelt sich die β Modifikation bei ≈400 °C und die δ -Modifikation bei ≈230 °C wieder in das α-V2 O5 um.103 Es sind alle Kristallstrukturen der bisher aufgeführten V2 O5 -Modifikation bekannt, außer die der δ -Modifikation. In der Literatur wird erwähnt, dass sie isotyp mit Sb2 O5 ,104, 105 BNb2 O5 106 und B-Ta2 O5 107 ist,103 doch gibt es bisher keine Untersuchungen dazu. Die fehlenden Untersuchungen wurden im Rahmen dieser Arbeit durchgeführt, zusätzlich sollte das Verhalten von V2 O5 bei Drücken über 10 GPa untersucht werden. 3.2.2.1 Hochdruckversuche und Röntgenbeugung an Pulvern Vor den Versuchen wurde das orthorhombische α-V2 O5 (>99%, Merck) 16 Stunden bei 200 °C im Vakuum getrocknet und danach unter Schutzgas im Handschuhkasten gehandhabt und aufbewahrt. Das gelb-orange Pulver wurde in dicht schließende Pt-Tiegel gefüllt um eine Kontamination mit Luft und Feuchtigkeit zu verhindern. Die Experimente bei hohen Drücken und Temperaturen wurden je nach Versuchsbedingungen in den entspre- 3.2 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit Gerüst- oder Schichtstruktur 69 Abb. 3.43: Darstellung des p-T Phasendiagramms von V2 O5 aus den Daten der Hochdruckexperimente. Die Schmelzkurve ist als rote gestrichelte Linie dargestellt. chenden Pressen durchgeführt. Die Dauer der Experimente variierte zwischen 2 und 24 Stunden. Alle Hochdruckexperimente wurden durch Abschreckung auf Raumtemperatur und anschließender sofortiger Druckentlastung auf Normaldruck beendet. Nach den Versuchen wurden alle Proben in einem mit trockenem Argon gefüllten Handschuhkasten geöffnet. Das pulverförmige Probenmaterial wurde für die weiteren Untersuchungen in Kapillaren gefüllt . Alle Proben aus den Hochdruckversuchen und das Ausgangsmaterial sind durch Röntgenpulverdiffraktometrie mit Mo-Kα -Strahlung untersucht worden. Ausgewählte Proben wurden im Abstand von Tagen bzw. Wochen erneut gemessen, um die Stabilität der Phasen bei Normalbedingungen zu untersuchen. 3.2.2.2 Ergebnisse der Hochdruckversuche Die Ergebnisse der Hochdruckversuche sind in Abbildung 3.43 dargestellt. Wie man erkennen kann, wurde bei den Versuchen bis zu Drücken von 29 GPa und Temperaturen bis 1450 °C außer den bekannten Phasen keine neue Hochdruckphase gefunden. Durch die Hochdruckexperimente lässt sich erkennen, dass das δ -V2 O5 bis zu einem Druck von 25 GPa stabil ist. Des weiteren konnte die Schmelzkurve von V2 O5 bis zu Drücken von 20 GPa gut bestimmt werden. Aus den experimentellen Daten wird deutlich, dass man eine Temperatur von T = 200 °C benötigt, damit sich α-V2 O5 in die der Hochdruckmodifikationen β - bzw. δ -V2 O5 umwandelt. Bei Experimenten mit Drücken von p = 29 GPa und 70 3 Spezieller Teil Abb. 3.44: Plot der Rietveld-Verfeinerung für δ -V2 O5 aus den Pulverdaten der Synchrotronmessung (λ = 0,43085 Å). Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung (grüne Linie), die Reflexlagen von δ -V2 O5 (Schwarz) und Pt (Rot), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. Raumtemperatur konnte nur die α-Modifikation nachgewiesen werden. 3.2.2.3 Strukturbestimmung und Strukturbeschreibung In früheren Untersuchungen wurde berichtet, dass δ -V2 O5 isostrukturell mit Sb2 O5 ,104, 105 B-Nb2 O5 106 und B-Ta2 O5 107 sein soll, es wurde bisher aber keine Strukturverfeinerung veröffentlicht. Daher wurde eine Rietveld-Verfeinerung für die δ -Modifikation durchgeführt. Dazu wurde für die Strukturbestimmung ein hochaufgelöstes Pulverdiffraktogramm einer Probe aus dem Versuch bei p = 15 GPa und T = 600 °C am Synchrotron am ESRF, Grenoble an der Beamline ID31 aufgenommen. Die verfeinerten Gitterparameter sind a = 1197,19(2) pm, b = 470,16(1) pm, c = 532,53(1) pm, β = 104,41(0)° und stimmen gut mit den Werten aus der Literatur103 überein. Als Startpositionen für die Atome wurden die Atompositionen des Sb2 O5 verwendet. Die kristallographischen Daten der Verfeinerung sind in Tabelle 3.29 aufgeführt, die Atompositionen in Tabelle 3.30 und die Atomabstände und Winkel in Tabelle 3.31. Die Struktur von δ -V2 O5 besteht aus verzerrten VO6 -Oktaedern, bei denen das Vanadium aus dem Zentrum in Richtung einer Ecke ausgelenkt ist. Das führt zu einer anisotropen Umgebung für das Vanadium und zu V–O-Abständen zwischen 162,9 und 214,5 pm. 3.2 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit Gerüst- oder Schichtstruktur 71 Tabelle 3.29: Kristallographische und analytische Daten von δ -V2 O5 (Standardabweichung in Klammern). Kristalldaten Raumgruppe Gitterkonstanten Zellvolumen Z Molvolumen Molgewicht Dichte (berechnet) Datensammlung Strahlquelle Monochromator Strahlung Messbereich; Schrittweite Anzahl der Datenpunkte Anzahl der gemessenen Reflexe Strukturverfeinerung Verwendetes Programm Anzahl der verfeinerten Parameter Rp a Rwp a R(F2 )a a Alle C2/c (Nr. 15) a = 1197,19(2) pm b = 470,16(1) pm c = 532,53(1) pm β = 104,41(0)° V = 290,32(7)·106 pm3 4 43,714 cm3 /mol 181,88 g/mol 4,161 g/cm3 Beamline ID31, ESRF Si(111) λ = 0,43085 Å) 4°<2θ <26,8°; 0,003°2θ 7933 192 GSAS/EXPGUI43, 44 38 6,33 % 8,70 % 4,26 % Werte sind mit GSAS berechnet Diese anisotrope Umgebung für das Vanadium ist in allen bekannten Modifikationen des V2 O5 zu finden, nur unterschiedlich stark ausgeprägt. Bei der α-Modifikation liegen die V–O-Abstände bei 157,5 bis 201,7 pm, bei der β -Modifikation102 zwischen 158,3 und 229,5 pm und in der γ-Modifikation zwischen 154,8 und 198,6 pm. Das scheint eine intrinsische Eigenschaft der Kristallchemie von Vanadium(V) zu sein. Die Struktur lässt sich als Ketten aus kantenverknüpften VO6 -Oktaedern beschreiben. Die Ketten sind über gemeinsame Ecken zu einer Zickzack-Anordnung verbunden. Dadurch entstehen Schichten, die parallel der ac-Ebene gestapelt sind. Es ergibt sich ein 3D-Netzwerk von kanten- und eckenverknüpften VO6 -Oktaedern (siehe Abbildung 3.45 und Abbildung 3.46). Betrachtet man die Anordnung der Oktaeder in δ -V2 O5 genauer, so erkennt man die Ähnlichkeit mit der Rutil-Struktur. Im Gegensatz zum Rutil bestehen die Stapel von kantenverknüpften aus jeweils zwei Oktaedern und nicht nur aus einem Oktaeder. Dabei bilden die Sauerstoffatome eine verzerrte hexagonal dichteste Packung, wie man in Abbildung 3.47 erkennen kann. 72 3 Spezieller Teil Tabelle 3.30: Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für δ -V2 O5 (Standardabweichung in Klammern). Atom V O1 O2 O3 Wyckhoff-Position 8f 4e 8f 8f x 0.35675(6) 1/2 0.10981(20) 0.20219(19) y 0.26323(22) 0.3840(7) 0.4326(4) 0.0716(5) z 0.25477(14) 1/4 0.4849(6) 0.1311(5) Biso [pm2 ] 0.0012(2) 0.0213(12) 0.0136(7) 0.0184(8) Tabelle 3.31: Übersicht über die Bindungslängen (pm) und -winkel (°) in δ -V2 O5 (Standardabweichung in Klammern) 3.2.2.4 V – O1 V – O2 V – O2 181,3(1) 162,9(3) 211,2(3) V – O3 V – O3 V – O3 178,4(3) 201,6(2) 214,5(3) O1 – V – O2 O1 – V – O2 O1 – V – O3 O1 – V – O3 O1 – V – O3 O2 – V – O2 O2 – V – O3 O2 – V – O3 99,0(1) 84,3(1) 101,9(1) 87,7(1) 158,4(1) 93,2(1) 75,8(1) 76,7(1) O2 – V – O3 O2 – V – O3 O2 – V – O3 O2 – V – O3 O3 – V – O3 O3 – V – O3 O3 – V – O3 92,1(1) 101,8(1) 162,7(1) 166,5(1) 93,8(1) 88,2(1) 78,0(1) Ramanspektroskopie Nach abschrecken der Proben auf Normalbedingungen, wurden die Verbindungen ramanspektroskopisch untersucht. In Abbildung 3.48 sind die Spektren für die α-, β - und δ Phase abgebildet. Die Spektren der drei Modifikationen unterscheiden sich nur geringfügig. Vergleicht man das Ramanspektrum, das zu β -V2 O5 gehört und durch Abschreckung von 5 GPa, 350 °Cerhalten wurde, mit den „in situ“-Daten bei 5,5 GPa und Raumtemperatur,108 so erkennt man das diese identisch sind. 3.2.2.5 Theoretische Berechnungen der Phasengrenzen Zur Unterstützung der experimentellen Untersuchung des Druck-Temperatur Phasendiagrammes von V2 O5 sind zusätzlich noch theoretische Berechnungen gemacht worden. In einem ersten Schritt wurden Kandidaten für mögliche stabile und metastabile Strukturen in diesem System gesucht. Die Identifikation der Kandidaten erfolgte durch „simulated annealing“ um möglichst viele lokale Minima der Potentialenergie zu finden. Da solche globalen Optimierungen viele Millionen Energieberechnungen enthalten, war es notwendig einfache empirische Potentiale zu verwenden, die aus einer Summe von Coulomb und Lennard-Jones Zwei-Körper-Wechselwirkungstermen bestehen. Die Parameter der Potentiale wurden durch die Summe der Radien und der Ladungen der beteiligten Ionen 3.2 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit Gerüst- oder Schichtstruktur Abb. 3.45: Abbildung der Kristallstruktur von δ -V2 O5 entlang [001]. 73 Abb. 3.46: Abbildung der Kristallstruktur von δ -V2 O5 entlang [010]. Abb. 3.47: Darstellung der Kristallstruktur von δ -V2 O5 um Ähnlichkeit mit der Rutilstruktur aufzuzeigen. bestimmt mit q(V) = +5, q(O) = -2; r(V5+) = 59 pm und r(O2-) = 132 pm. Aufgrund der Vereinfachungen sind die Werte für die Energien als auch für die geometrischen Faktoren der resultierenden Strukturkandidaten von begrenzter Genauigkeit. Daher wurden in einem zweiten Schritt lokale Optimierungen der Strukturkandidaten auf der „ab initio“ Ebene mit Hilfe einer Hatree-Fock-Näherung mit dem Programm CRYSTAL2003109 mit den implementierten heuristischen Algorithmus HATREE110, 111 durchgeführt. Es wurde die Energie als Funktion des Volumens berechnet, wodurch man Informationen über die (Meta-) Stabilität der Strukturen in Abhängigkeit vom Druck enthält. Für das betrachtete System V2 O5 wurden 40 globale Optimierungen ausgeführt, jede in einem großen Druckbereich (zwischen 0,1 bis 15 GPa). Die resultierenden Strukturkandidaten wurden bezüglich ihrer Symmetrien und möglicher Raumgruppen mit den Programmroutinen SFND112 und RGS113 untersucht. Nach Entfernen kleiner Verzerrungen erhält man idealisierte Strukturkandidaten. Unter Berücksichtigung das Strukturen mit niedriger Symmetrie Verzerrungen höher symmetrischer Strukturen darstellen, konnten neben den 4 experimentell beobachteten Modifikationen noch 73 neue Kandidaten für das V2 O5 System berechnet werden. 74 3 Spezieller Teil Abb. 3.48: Darstellung der Ramanspektren von α- (schwarz), β - (grün) und δ -V2 O5 (rot). Es ist deutlich erkennbar, dass die Ramanspektren der drei unterschiedlichen Modifikationen große Ähnlichkeiten aufweisen. In einem kürzlich erschienen Artikel111 sind verschiedene „ab initio“ Methoden (HatreeFock, sechs verschiedene DFT-Funktionale) verglichen worden bezüglich ihrer Leistung am Beispiel der Alkalimetallsulfide. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde die HatreeFock-Methode für die lokale Verfeinerung der insgesamt 77 Strukturkandidaten für V2 O5 gewählt. Die berechneten Kurven (Energie gegen das Volumen) für die experimentell beobachteten vier Modifikationen (α, β , γ und δ -V2 O5 ) und für drei andere vielversprechende neu vorhergesagten Strukturkandidaten sind in Abbildung 3.49 dargestellt. Es werden mindestens zwei Phasenumwandlungen im experimentell untersuchten Druckbereich dieser Arbeit erwartet, nämlich von der α- zur β -Modifikation bei einem Druck von 5,3 GPa und eine zweite Umwandlung von β - zu δ -V2 O5 bei einem Druck von 9,5 GPa. Die bei Normalbedingungen stabile Struktur ist die der α-V2 O5 mit a = 1151,2 pm, b = 356,4 pm, c = 436,8 pm.100 Die berechneten Werte für diese Modifikation liegen bei a = 1139pm, b = 353 pm, c = 432 pm und liegen in einem vernünftigen Bereich. Die bei den Hatree-Fock Berechnungen eingesetzten Basissätze waren ein Vollelektron-Basissatz 86-411d3G (AEBS) für Vanadium114 und ein Vollelektron-Basissatz 8-411G (AEBS) im Fall des Sauerstoffes.115 3.2 Hochdruckuntersuchungen an Verbindungen mit Gerüst- oder Schichtstruktur 75 -2259.90 Strukturtypen: -2259.92 α-V2O5 β-V2O5 γ-V2O5 δ-V2O5 V2O5 - Typ 34 V2O5 - Typ 59 V2O5 - Typ 66 Energie [hartree] -2259.95 -2259.97 -2260.00 -2260.02 -2260.05 -2260.07 -2260.10 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 Volumen [A3] Abb. 3.49: Abbildung der berechneten Kurven (Energie gegen das Volumen) für die experimentell beobachteten vier Modifikationen (α, β , γ und δ -V2 O5 ) und für drei andere vielversprechende neu vorhergesagten Strukturkandidaten. 3.2.2.6 Ergebnisse Die Ergebnisse aller Hochdruck- und Hochtemperaturexperimente dieser Arbeit und der früheren Untersuchungen103, 108, 116, 117 sind gemeinsam in Abbildung 3.50 dargestellt. Für den mittleren Druckbereich, der schon früher bei hohen Temperaturen untersucht wurde,103, 116–118 erlauben die Ergebnisse dieser Arbeit die beiden Phasengrenzen zwischen α und β und zwischen β und δ genauer einzugrenzen (gepunktete Linien in Abbildung 3.50). Wie bei den theoretischen Berechnungen diskutiert, ergeben sich die beiden Phasengrenzen bei einer Temperatur am absoluten Nullpunkt für die Umwandlung von αzu β -V2 O5 bei 5,3 GPa und für β - zu δ -V2 O5 bei 9,5 GPa (halbgefüllten Halbkreise am unteren Rand des Phasendiagramms in Abbildung 3.50). Die Phasengrenze zwischen der α- und der β -Modifikation wird eingegrenzt durch Versuche in denen eine Mischung von beiden Modifikationen identifiziert wurde (z.B. p = 4 GPa, T = 250 °C). Sowie durch Daten für das reine α- und β -V2 O5 aus den Ergebnissen dieser Arbeit, aus früheren Arbeiten und durch Proben, in denen neben der α-Modifikation auch geringe Mengen von VO2 nachgewiesen wurden (z.B. p = 1,5 GPa, T = 600 °C und p = 2 GPa, T = 500 °C) und durch die Schmelztemperatur bei Normaldruck von 675 °C. Es ist realistisch anzunehmen, dass die Extrapolation zu tieferen Temperaturen der durch diese Punkte begrenzten Kurve, bei Temperaturen am absolutem Nullpunkt (0 K) diese bei 5,3 GPa schneidet, wie 76 3 Spezieller Teil Abb. 3.50: Darstellung des p-T Phasendiagramms von V2 O5 aus den Daten der Hochdruckexperimente (große Symbole), der theoretischen Berechnungen und der Literatur (kleine Symbole). Die Phasengrenzen sind gepunktete und die Schmelzkurve ist als gestrichelte rote Linie dargestellt. die theoretisch vorhergesagt wurde. Ähnliches gilt für die Phasengrenze zwischen β - und δ -V2 O5 welche ebenfalls durch die Ergebnisse dieser Arbeit mit einer Mischung der beiden Phasen (9 GPa, 200 °C) und der früheren Arbeit,103 bestimmt wurde. Auch hier ergibt eine Extrapolation zu niedrigeren Temperaturen eine gute Übereinstimmung mit der theoretischen Vorhersage von 9,5 GPa bei 0 K. Im neu untersuchten Druckbereich zwischen 10 GPa und 25 GPa wurde bei Experimenten nur die Umwandlung von α-V2 O5 in die δ -Modifikation beobachtet. Wie man in Abbildung 3.50 sieht, ist die Phasengrenze zwischen der β - und δ -Modifikation gut bis zur Schmelze/Zersetzung definiert. Wie man Abbildung 3.50 auch entnehmen kann, wurde bei allen Versuchen mit Abschreckung von Temperatur und sofortiger Druckentlastung bei Temperaturen unter 200 °C und bei Drücken bis 29 GPa, nur das orthorhombische α-V2 O5 beobachtet. Diese Ergebnisse stimmen gut mit den Angaben aus der Literatur116 überein und deuten darauf hin, dass im gesamten untersuchten Druckbereich bei Temperaturen unter 200 °C der Druckeffekt nur zu einer anisotropen Verringerung der Zellgrösse bzw. des Volumens der Schichtstruktur oder einen ungeordneten Zustand119, 120 bewirkt, ohne das eine möglicherweise erhaltene Struktur einrastet. Die erste Möglichkeit wird stark durch frühere Untersuchungen103, 116, 117 gestützt, die ein erhöhtes anisotropes Verhalten der Schichtstruktur von αV2 O5 berichten. 3.3 3.3 3.3.1 Synthese von Verbindungen 77 Synthese von Verbindungen Hexakaliumnonaoxodiselenat(VI) K6 (SeO4 )(SeO5 ) Neben der bevorzugten Koordination stellt die höchst mögliche Koordinationszahl einer Elementes ein wichtiges Anzeichen dar, z.B. zur Charakterisierung der strukturellen Flexibilität. Im Detail, hat die Veränderung der Koordinationszahl einen großen Einfluss auf die beteiligten chemischen Bindungen, d.h. auf die Hybridisierung oder den ionischen Charakter und sie beeinflusst auch die elektronischen Strukturen und mechanischen Eigenschaften des jeweiligen Materials. Historisch gesehen, wurde diese Tatsache hauptsächlich im Zusammenhang mit den Oxoanionen der Hauptgruppenelemente betrachtet. Die verwendete Möglichkeit war die Koordination des zentralen Nichtmetalls aufzuweiten, meistens in der höchsten Oxidationsstufe, in dem man durch Säure-Basen-Reaktionen ein oder mehrere Oxidionen hinzufügte. Die sich daraus ergebenden Komplexanionen, die reicher an Sauerstoff sind als die normalen Anionen, werden gewöhnlich als Orthoanionen bezeichnet. Bekannte Beispiele sind Na3 NO3 und Na3 NO4 , die beide so verstanden wurden, als dass sie die Orthoanionen NO3 3- und NO4 3- enthalten.121 Allerdings zeigten neuere Strukturuntersuchungen, dass die Familie der Nitrite A3 NO3 (A=Na, K, Rb, Cs) Oxid-Nitrite sind, die eine Perowskit-ähnliche Struktur besitzen, aber noch immer das normale NO2 - Anion mit Rotationsfehlordnung enthalten.122–128 Im Gegensatz dazu sind die Nitrate A3 NO4 (A=Na, K, Rb, Cs) wirkliche Orthosalze mit dem exotischen NO4 3Anion als bestimmende Einheit.129–134 Die Kandidaten , die sich anbieten, um diese noch immer kleine Gruppe zu erweitern, sind die Karbonate und Borate. Dennoch sind bisher alle Versuche gescheitert die entsprechenden Orthosalze darzustellen, sogar bei Anwendung erhöhten hydrostatischen Druckes während der Synthesen, welcher die Bildung einer höheren Koordination begünstigen würde (Druck-Koordinations-Regel).1 Andererseits ist es aber möglich ein Fluorid an ein Karbonat zu binden, was zu CO3 F- führte, welches isoelektronisch mit dem Orthokarbonatanion ist.135, 136 Die Nichtmetall-Elemente der dritten und vierten Hauptgruppe bevorzugen in ihren Oxoanionen die tetraedrische Koordination, die thermodynamisch als auch kinetisch stabil ist. Da die Bereitschaft die Koordinationssphäre zu erweitern mit der Größe des Zentralatoms zunimmt, bot es sich an statt der Nichtmetall-Elemente der vierten Hauptgruppe die der sechsten Hauptgruppe zu verwenden, um die tetraedrischen Oxoanionen durch ein oder zwei Oxidionen zu erweitern. Tatsächlich ist es vor kurzem gelungen Beispiele mit Penta- und Hexaoxoselenaten(VI) zu verwirklichen. Mit dem gegenwärtigen Wissenstand ist es jedoch schwierig die entstandenen Strukturen zu klassifizieren oder zu Verstehen: Li4 SeO5 bildet sich bei Normaldruck aus Li2 O und Li2 SeO4 und enthält Selen in trigonal-bipyramidaler Koordination.137–139 Die Synthese von Na4 SeO5 140–142 währenddessen benötigt einen hydro- 78 3 Spezieller Teil statischen Druck von 2,5GPa und enthält das Selen in quadratisch-pyramidaler Koordination. Schließlich enthält Na12 (SeO6 )(SeO4 )3 ein oktaedrisches Oxoanion des Selens und dieses lässt sich bei Normaldruck herstellen.143 Als eine Vorausbedingung, um die generell zugrunde liegenden Prinzipien zu verstehen, welche die Synthesebedingungen, die Zusammensetzungen und die Strukturen der Orthoselenate steuern, muss das empirische Wissen erweitert werden. Daher wurde das System K2 O/K2 SeO4 mit in die Untersuchungen aufgenommen. 3.3.1.1 Darstellung von K6 (SeO4 )(SeO5 ) K6 (SeO4 )(SeO5 ) wurde durch Festkörperreaktion von K2 O und K2 SeO4 im molaren Verhältnis (1:1) unter hohem Druck nach der Gleichung: K2 O + 2K2 SeO4 K6 Se2 O9 erhalten. Die gut homogenisierte Ausgangsmischung wird im Handschuhkasten in Goldampullen (∅ = 4 mm) gefüllt und diese werden unter Kühlung zugeschmolzen. Die Umsetzung wird in der Piston-Zylinder-Presse unter einem Druck von 2 GPa und 625 °C (20 - 625 °C mit 300 °C/h, 625 °C: 72h, 625 - 30 °C: -1200 °C/h) vorgenommen. Das Reaktionsprodukt ist ein schwach grau gefärbtes, mikrokristallines Pulver, welches sehr luftund feuchtigkeitsempfindlich ist und daher nur unter Schutzgas aufbewahrt werden kann. 3.3.1.2 Röntgenbeugung an Pulvern Von K6 (SeO4 )(SeO5 ) wurden Pulverdiffraktogramme im Bereich 5-90° 2θ mit einer Auflösung von 0,01° 2θ aufgenommen und mit Silizium als externen Standard bezüglich des Nullpunktes korrigiert. Die Pulverdiffraktogramme konnten tetragonal indiziert und die Gitterkonstanten a = 812,6 pm und c = 1749,5 pm mit V = 1155,2·106 pm3 nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate verfeinert werden. Aufgrund des schlechten Verhältnisses Intensität zu Untergrund, konnte die Raumgruppe und die Struktur nicht aus den Pulverdaten der Labordiffraktometer bestimmt werden. 3.3.1.3 Strukturbestimmung Für die Strukturbestimmung wurde vom mikrokristallinen Pulver an der Beamline X3B1 am NSLS (Brookhaven, USA) ein hoch aufgelöstes Pulverdiffraktogramm aufgenommen. Für die Strukturlösung wurde das Programm ENDEAVOUR52, 144 eingesetzt. Dabei wurden die aus dem besten Strukturvorschlag erhaltenen Atompositionen als Startwerte für 3.3 Synthese von Verbindungen 79 Abb. 3.51: Plot der Rietveld-Verfeinerung für K6 (SeO4 )(SeO5 bei T = 25 °C (λ = 0,64895 Å). Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung in Raumgruppe P41 21 2 (grüne Linie), die Reflexlagen von K6 (SeO4 )(SeO5 , sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. die endgültige Rietveld-Verfeinerung eingesetzt. Bei der Verfeinerung wurden die Atompositionen, die isotropen Temperaturfaktoren, die Zellparameter und die Parameter der pseudo-Voigt Profilfunktion freigegeben. Die Ergebnisse der Rietveld-Anpassung sind in Tabelle 3.32 aufgeführt, die endgültigen Atompositionen sind in Tabelle 3.33 und ausgewählte Bindungslängen und- winkel sind in Tabelle 3.34 aufgelistet. 3.3.1.4 Strukturbeschreibung Das K6 Se2 O9 ist das erste Kaliumorthoselenat(VI), wobei die Struktur zwei unterschiedliche Oxoselenat-Anionen enthält (siehe Abbildung 3.52). Zum einen ist dies das tetraedrische SeO4 2- -Anion. Die Bindungslängen Se–O (163-165 pm) und die Winkel (103-113°) stimmen mit den Werten aus der Literatur145–149 gut überein. Zum anderen das SeO5 4- -Anion, welches trigonal-bipyramidal aufgebaut ist. Das ist das zweite Beispiel, in welchem das Pentaoxoselenat-Anion in dieser Koordination nach dem Li4 SeO5 137–139 auftritt. Im Vergleich der SeO5 4- -Anionen in Li4 SeO5 und K6 Se2 O9 besitzen beide eine ähnliche Geometrie. Die äquatorialen Bindungen als auch die axialen sind etwas kürzer, was auch zu einer kürzeren durchschnittlichen Bindungslänge bei Se–O von 169 pm im Vergleich zu 174 pm bei der entsprechenden Lithiumverbindung 80 3 Spezieller Teil Tabelle 3.32: Kristallographische und analytische Daten von K6 (SeO4 )(SeO5 ) (Standardabweichung in Klammern). Kristalldaten Raumgruppe Gitterkonstanten Zellvolumen Z Molvolumen Molgewicht Dichte (berechnet) Datensammlung Strahlquelle Monochromator Strahlung Messbereich; Schrittweite Anzahl der gemessenen Reflexe Strukturverfeinerung Verwendetes Programm Anzahl der verfeinerten Parameter Rp a Rwp a R(F2 )a a Alle P41 21 2 (Nr. 92) a = 812,59(1) pm c = 1749,53(2) pm V = 1155,21(2) 4 86,974 cm3 /mol 536,50 g/mol 3,085 g/cm3 Beamline X3B1, NSLS Si(111) 0,64895 Å 4°<2°θ <44°; 0,003°2θ 567 GSAS/EXPGUI43, 44 41 7,51 % 9,72 % 7,96 % Werte sind mit GSAS berechnet führt. Die Differenz zwischen den äquatorialen und den axialen Se–O Bindungen ist etwa 7,0% im Vergleich zu 4,9% beim Li4 SeO5 . Auch die Bindungswinkel bei K6 Se2 O9 zeigen eine etwas größere Abweichung von der trigonalen Bipyramide als im Lithiumorthoselenat(VI). Im Rahmen der Standardabweichungen sind diese Abweichungen als signifikant zu betrachten. Man kann dies auf die stärkere Polarisation durch K+ im Vergleich zu Li+ zurückführen und auf die ausgewogene [A]5 [B]5 Strukturvariante137–139 die das Li4 SeO5 annimmt. Die Koordinationszahlen der Kalium-Atome betragen bei K2 6, bei K1 und K3 jeweils 8 (siehe Abbildung 3.53). Die K–O Bindungslängen liegen im Bereich zwischen 264 und 338 pm. Wenn die Summenformel K6 Se2 O9 halbiert wird, so erhält man K3 SeO4,5 und betrachtet man zusätzlich die Anordnung von Kalium, Tetraoxoselenat und Pentaoxoselenat in K6 (SeO4 )(SeO5 ) dann gehört es zu der großen Familie der anorganischen A3 B-Strukturtypen, für die Li3 Bi150 als Aristotyp betrachtet werden kann. Weitere Vertreter dieser Strukturfamilie sind Na3 PO4 ,151 Na3 AlF6 152 oder Na3 OsO5 .153 Alle diese Verbindungen basieren auf dem Motiv einer kubisch dichtesten Packung der komplexen Anionen, wo dann alle tetraedrischen und oktaedrischen Lücken von den Alkaliionen besetzt sind. Die Raumgruppe mit der höchst möglichen Symmetrie Fm-3m (Nr. 225) ist für Li3 Bi verwirklicht. Es kommt durch verschiedene Ursachen zu einer Symmetrieerniedrigung, im Fall von K6 (SeO4 )(SeO5 ) liegt es zum großen Teil an den zwei unterschiedlichen Oxoselenat-Anionen. 3.3 Synthese von Verbindungen 81 Abb. 3.52: Koordinationsumgebung der beiden Selenatome K6 (SeO4 )(SeO5 . Tabelle 3.33: Atompositionen und isotrope thermische Auslenkungsparameter für K6 (SeO4 )(SeO5 ) (Standardabweichung in Klammern). Atom Se1 Se2 K1 K2 K3 O1 O2 O3 O4 O5 Wyckhoff-Position 4a 4a 8b 8b 8b 8b 8b 8b 8b 4a x 0,2381(3) 0,2530(3) -0.0032(9) 0,2225(6) -0,0013(6) 0,2597(2) 0,2973(2) 0,2558(2) 0,0581(5) 0,6047(6) y 0,2381(3) 0,2530(3) 0,4760(9) 0,2120(6) 0,0419(8) 0,0384(6) 0,3349(2) 0,2556(2) 0,3069(1) 0,6047(6) z 0 1/2 0,3731(7) 0,2455(3) 0,3957(2) 0,0132(9) 0,0771(5) 0,3993(2) 0,4985(1) 0 Biso [pm2 ] 0,002(1) 0,002(1) 0,017(1) 0,022(1) 0,012(2) 0,028(4) 0,065(6) 0,009(3) 0,011(4) 0,022(5) Man findet einen ähnlichen strukturellen Aufbau bei der Verbindung Rb6 (TeO4 )(TeO5 ),154 welche in der monoklinen Raumgruppe C2/c (Nr.15) kristallisiert. Die Struktur besitzt auch das Motiv der kubisch dichtesten Packung der Anionen, bei der alle tetraedrischen und oktaedrischen Lücken mit Rubidium besetzt sind. Das TeO4 2- - und TeO5 4- -Polyeder haben aber ganz andere Orientierungen zueinander im Vergleich zu K6 Se2 O9 . Betrachtet man aber nur die Positionen der Alkalimetalle, des Selens und des Tellurs, so ist es doch möglich die Strukturen miteinander in Beziehung bringen. Eine Möglichkeit für die Umwandlung führt über die gemeinsame Obergruppe I41 /amd. Der mögliche Umwandlungspfad mit den minimal nicht-isomorphen Obergruppen wäre P41 21 2 ⇒ I41 22 ⇒ I41 /amd ⇐ I41 /a ⇐ C2/c. Dies bezieht sich aber nur auf die Alkaliionen, Selen- und Telluratome ohne Berücksichtigung der Positionen der Sauerstoffatome. 82 3 Spezieller Teil Tabelle 3.34: Übersicht über ausgewählte Bindungslängen (in pm) und -winkel (in °) in Hexakaliumpentaoxotetraselenat(VI) (Standardabweichung in Klammern). 3.3.1.5 Se1 – O2 Se1 – O1 163(1) (2x) 165(1) (2x) Se2 – O5 Se2 – 04 Se2 – O1 164(1) 164(1) (2x) 176(1) (2x) O2 – Se1 – O2 O2 – Se1 – O1 O2 – Se1 – O1 O2 – Se1 – O1 O2 – Se1 – O1 O1 – Se1 – O1 113,5(5) 109,0(6) 110,8(6) 110,8(7) 109,0(8) 103,3(5) O5 – Se2 – O4 O5 – Se2 – O4 O5 – Se2 – O3 O4 – Se2 – O4 O4 – Se2 – O3 O4 – Se2 – O3 O3 – Se2 – O3 119,5(3) 119,5(2) 89,0(6) (2x) 121,0(3) 91,4(10) (2x) 89,6(10) (2x) 177,9(2) K1 – 04 K1 – 04 K1 – 03 K1 – 03 K1 – 01 K1 – 02 K1 – 01 K1 – 02 264(2) 269(2) 274(2) 280(2) 294(2) 306(2) 314(2) 338(2) K2 – O1 K2 – O3 K2 – O4 K2 – O5 K2 – O2 K2 – O2 266(1) 273(1) 273(1) 280(1) 317(1) 332(1) K3 — O2 K3 — O3 K3 — O3 K3 — O5 K3 — O4 K3 — O1 K3 — O1 K3 — O4 269(2) 269(2) 272(2) 273(4) 285(2) 294(1) 301(2) 312(2) Berechnung der Gitterenergie Die Berechnungen des Madelunganteils der Gitterenergie (MAPLE)54, 55 zeigt für identische Ionen Werte mit vergleichbarer Größe und die Werte liegen im erwarteten Bereich (siehe Tabelle 3.35). Der Coulomb-Anteil der Gitterenergie für K6 Se2 O9 beträgt 63859 kJ/mol und stimmt sehr gut mit der Summe aus der Gitterenergien der Edukte K2 O (2511 kJ/mol) und K2 SeO4 (2x 30284 kJ/mol) von 63079 kJ/mol überein. Tabelle 3.35: MAPLE-Tabelle für K6 (SeO4 )(SeO5 ). Atom Ladung PMF MAPLE Se1 Se2 K1 K2 K3 O1 O2 O3 O4 O5 +6 +6 +1 +1 +1 -2 -2 -2 -2 -2 20,84 22,54 0,603 0,625 0,628 3,304 3,353 2,737 3,110 3,085 4228,6 4572,5 122,4 126,9 127,4 669,8 681,0 555,1 631,1 627,0 Σ = 63859 kJ/mol 3.3 Synthese von Verbindungen 83 Abb. 3.53: Blick auf die Kristallstruktur von K6 (SeO4 )(SeO5 ) entlang [010]. Die Se6+ mit trigonal bipyramidaler Koordination ist in Blau und Se6+ mit tetraedrischer Koordination ist in Grün dargestellt. Die Kaliumatome sind hellgelb gezeichnet. 3.3.1.6 Ergebnisse Betrachtet man die kleine Zahl der bisher bekannten Alkali Orthoselenate(VI), so ist der Reichtum an Zusammensetzungen und der topologischen Variationen erstaunlich. Es sind bisher drei verschiedene Oxoselenat-Anionen bekannt, deren Koordinationszahlen die Koordinationszahl vier übersteigen. Das ist zum einen SeO5 4- , einmal mit trigonalbipyramidaler und einmal mit quadratisch-planarer Koordinationsgeometrie und zum anderen Seo6 6- mit oktaedrischer Koordinationssphäre. Bei qualitativer Betrachtung, scheinen die Zusammensetzungen, die Strukturen und die Synthesebedingungen der bisher verwirklichten Orthoselenate(VI) hauptsächlich von einigen vorrangigen Strukturprinzipien abzuhängen, die zu der Stabilität der erhaltenen Phasen beiträgt. Letzteres kann man bei Li4 SeO5 sagen, die mit dem binären A[5] B[5] Strukturtyp137–139 verwandt ist und bei 84 3 Spezieller Teil Abb. 3.54: Koordinationsumgebung der drei kristallographisch unabhängigen Kalium Atome in K6 (SeO4 )(SeO5 . Na12 (SeO6 )(SeO4 )3 ,140–142 das von der Struktur des Mo6 Cl12 155, 156 abgeleitet werden kann. Zum anderen gibt es noch Na4 SeO5 ,140–142 welches isotyp mit Na4 MoO5 142 ist und einen eigenen Strukturtyp darstellt, jedoch lässt sich die Anordnung der Polyeder lässt von der Struktur des NbF6 157 ableiten. 3.3 Synthese von Verbindungen 3.3.2 85 Arsen(III,V)oxosäure H6 As14 O31 Während der Untersuchungen des Verhaltens von As2 O5 bei erhöhten Drücken und Temperaturen wurde die neue Verbindung H6 As14 O31 erhalten. Bisher gibt es in der Literatur strukturelle Informationen nur über As2 O5 mit unterschiedlichen Gehalten von Kristallwasser158, 159 und über eine gemischtvalente Arsen(III,V)oxosäure160 As3 O5 (OH). 3.3.2.1 Darstellung der Arsen(III,V)oxosäure H6 As14 O31 und Röntgenbeugung an Pulvern Das Ausgangsmaterial war kristallines As2 O5 , welches aufgrund der hygroskopischen Eigenschaften nur im Handschuhkasten oder in der Schlenkapparatur gehandhabt wurde. Das Pulver wurde im Handschuhkasten in dichtschließende Pt-Tiegel (∅ = 2mm) gefüllt. Die Probentiegel sind dann in die Multianvil-Presse bei Drücken zwischen 6 und 8 GPa und Temperaturen zwischen 500 °C und 580 °C für 2 bis 3 Stunden gepresst worden. Bei Ende des Versuchs wurden die Proben auf Raumtemperatur abgeschreckt und der Druck wurde langsam verringert. Die Tiegel wurden wieder in den Handschuhkasten eingeschleust und dort vorsichtig geöffnet. Abb. 3.55: Heizguinieraufnahme von H6 As14 O31 im Temperaturbereich 20 °C - 350 °C 20 °C. Die Phasenumwandlung von H6 As14 O31 zu As2 O5 erfolgt bei ≈170 °C. Ein Teil des kristallinen Pulvers von H6 As14 O31 ist in Glaskapillaren abgefüllt worden zur Aufnahme von Röntgenpulverdiffraktogrammen, zum einen mit den STOE Labordiffraktometern bei Raumtemperatur, als auch für temperaturabhängige Messungen mit 86 3 Spezieller Teil der Heizguinier. Die Pulverdiffraktogramme sind jedoch nicht phasenrein und es sind neben den Reflexen der neuen Verbindung noch Spuren der Ausgangsverbindung As2 O5 zu erkennen. Abb. 3.56: Ausschnitt aus der Kristallstruktur von H6 As14 O31 entlang der c-Achse mit den trigonalen Kanälen nach der Rietveldanpassung ohne die Wasserstoffatome. Die Karte der nachfolgenden Berechnung der Differnzelektronendichte ist überlagert und zeigt deutlich die Positionen der Wasserstoffatome in zwei unterschiedlichen Höhen innerhalb der Kanäle. Die temperaturabhängige Messung von H6 As14 O31 wurde im Bereich 20 °C - 350 °C 20 °C durchgeführt (siehe Abbildung 3.55. Dabei erkennt man beim Aufheizen der Probe eine vollständige Rückumwandlung von H6 As14 O31 bei ≈170 °C in die Raumtemperaturphase von As2 O5 . Beim weiteren Erhitzen sieht man noch die reversible Umwandlung der Raumtemperaturphase in die Hochtemperaturphase bei ≈310 °C. Beim Abkühlen zeigt sich dann wieder die Rückumwandlung in die Raumtemperaturphase des As2 O5 . Nach dem Aufheizen und Abkühlen von findet man keine Spuren mehr von der neuen Verbindung H6 As14 O31 . 3.3.2.2 Strukturbestimmung Zur Bestimmung der Struktur von H6 As14 O31 sind zwei Proben in Kapillaren gefüllt und am Synchrotron gemessen worden. Die hochaufgelösten Pulverdiffraktogramme wurden an der Beamline ID31 am ESRF, Grenoble im Winkelbereich 1°2θ bis 25°2θ mit einer 3.3 Synthese von Verbindungen 87 Abb. 3.57: Plot der Rietveld-Verfeinerung für H6 As14 O31 bei T = 25 °C (λ = 0,24804 Å) nach Hochdruckversuch bei 6 GPa und 580 °C. Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung in Raumgruppe P63 (grüne Linie), die Reflexlagen von H6 As14 O31 (Schwarz) und As2 O5 (Rot), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. Schrittweite von 0,002°2θ aufgenommen. Die Wellenlänge (λ = 0.24804 Å) und der Nullpunkt wurden durch einen externen Silicium-Standard bestimmt. Die Datenreduktion wurde mit GUFI161 durchgeführt und auch der Untergrund wurde manuell damit bearbeitet. Eine Indizierung des Pulverdiffraktogrammes war möglich, die zu einer hexagonalen Zelle für H6 As14 O31 führte. Die Untersuchung der Auslöschungsbedingungen ergab die beiden Raumgruppen P63 bzw. P63 /m als die wahrscheinlichsten. Die Kristallstruktur von H6 As14 O31 wurde durch globale Optimierung im ‘"direct space’"mit dem Programm DASH162 gelöst. Da die genaue Zusammensetzung nicht bekannt war, sind a priori zwei Arsen und 5 Sauerstoffatome als Inhalt der Elementarzelle angegeben worden. Die beste Lösung für die Struktur aus dem „simulated annealing“ wurde durch eine anschließende Rietveldverfeinerung mit GSAS/EXPGUI43, 44 bestätigt. Durch die Berechnung von Differnzfourier-Karten wurden noch zwei weitere Atome auf einer dreizähligen Achse gefunden, zum einen ein Arsenatom auf 2/3 1/3 0.24 und ein Sauerstoffatom auf 1/3 2/3 0.1, welches aber nur zur Hälfte besetzt ist. Während der Rietveldverfeinerung wurde auch der Besetzungsfaktor des Sauerstoffatoms freigegeben, dieser zeigte aber nur sehr geringe Abweichungen vom Wert 0,5, so dass er bei diesem belassen wurde. Die Position der fehlenden Wasserstoffatome konnte durch wiederholte Rietveldverfeinerungen und 88 3 Spezieller Teil Differenzfourieranalysen in den hexagonalen Kanälen um den Ursprung der Elementarzelle bestimmt werden (siehe Abbildung 3.56). Die Ergebnisse der Rietveldverfeinerung, die kristallographischen Daten, die Güte der Verfeinerung, die Atompositionen und ausgewählte Atomabstände- und -winkel sind in Tabelle 3.36, Tabelle 3.37 und Tabelle 3.38 angegeben und das Diagramm der Verfeinerung in Abbildung 3.57. Tabelle 3.36: Kristallographische und analytische Daten von H6 AsIII 7 AsV 7 O31 (Standardabweichung in Klammern). Kristalldaten Raumgruppe Gitterkonstanten Zellvolumen Z Molvolumen Molgewicht Dichte (berechnet) Datensammlung Strahlquelle Monochromator Strahlung Messbereich; Schrittweite Anzahl der gemessenen Reflexe Strukturverfeinerung Verwendetes Programm Anzahl der verfeinerten Parameter Rp a Rwp a R(F2 )a a Alle P63 (Nr. 173) a = 1204,56(1) pm c = 473,43(0) pm V = 594,90(1)·106 pm3 2 179,154 cm3 /mol 1550,93 g/mol 4,329 g/cm3 Beamline ID31, ESRF Si(111) 0,24804 Å 1,2°<2°θ <18,2°; 0,002°2θ 495 GSAS/EXPGUI43, 44 39 7,45 % 11,11 % 8,66 % Werte sind mit GSAS berechnet Tabelle 3.37: Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für H6 As14 O31 (Standardabweichung in Klammern). Atom As1 As2 As3 O1 O2 O3 O4 O5 O6 H Wyckhoff-Position 6c 6c 2b 6c 6c 6c 6c 6c 2b 6c x 0,68275(26) 0,43777(31) 0,6667 0,4759(14) 0,8484(7) 0,6346(14) 0,8285(14) 0,3635(6) 0,3333 0,891(6) y 0,82462(26) 0,38950(23) 0,3333 0,5316(14) 0,9112(13) 0,9228(12) 0,6124(13) 0,8166(6) 0,6667 0,972(15) z 0,2500(29) 0,2581(28) 0,2436(26) 0,040(4) 0,1696(34) 0,4285(30) 0,4208(29) 0,5786(29) 0,0921(30) 0,009(20) Biso [pm2 ] 0,008(1) 0,010(1) 0,008(1) 0,001(2) 0,001(2) 0,001(2) 0,001(2) 0,001(2) 0,002 0,000 Besetzungsfaktor 0,5 3.3 Synthese von Verbindungen 89 Tabelle 3.38: Übersicht über die Bindungslängen (pm) und -winkel (°) in H6 As14 O31 (Standardabweichung in Klammern) As1–O4 As1–O2 As1–O3 As2–O1 As2–O5 As2–O1 O2–H H–H O4–As1–O2 O4–As1–O3 O2–As1–O3 O1–As2–O5 O1–As2–O1 O1–As2–O3 O1–As2–O4 O5–As2–O1 O5–As2–O3 O5–As2–O4 O1–As2–O3 O1–As2–O4 As1–O2–H 3.3.2.3 172(2) 177(1) 177(2) 166(2) 172(1) 185(2) 100(1) 205(6) 102,8(7) 110,1(7) 111,0(7) 100,6(8) 97,1(9) 91,2(8) 93,6(7) 91,9(6) 162,7(7) 82,0(6) 99,2(7) 168,5(6) 127,5(7) As2–O3 As2–O4 As3–O6 As3–O5 As3–O5 As3–O5 186(2) 201(2) 165(2) 182(1) 183(1) 183(1) H–H 265(6) O3–As2–O4 O6–As3–O5 O6–As3–O5 O6–As3–O5 O5–As3–O5 O5–As3–O5 O5–As3–O5 As1–O3–As2 As1–O4–As2 As1–O4–O5 As2–O1–As2 As2–O5–As3 84,7(6) 115,3(6) 115,3(6) 115,2(6) 103,1(6) 103,1(6) 103,1(6) 124,9(8) 119,4(8) 153,6(8) 140,4(9) 125,1(7) Strukturbeschreibung Die Kristallstruktur von H6 AsIII 7 AsV 7 O31 kann als dreidimensionales Netzwerk beschrieben werden, das von drei unterschiedlichen Koordinationspolyedern der Arsenkationen aufgebaut wird (siehe Abbildung 3.58). Die Koordinationszahl dieser Polyeder hängt von der Ladung des zentralen Arsenkations ab. Das erste Polyeder kann als verzerrte quadratische Pyramide von As25+ O5 beschrieben werden. Die As2-O Bindungen liegen zwischen 167 pm und 202 pm und ergeben eine durchschnittliche Länge von 182 pm. Bisher ist für fünfwertiges Arsen in der Literatur die Koordinationszahl 5 nur für Halogenverbindungen vom Typ AsX5 mit X = F, Cl bekannt,163, 164 welche die Form einer trigonalen Bipyramide aufweisen. Mit Sauerstoff als Ligand sind nur AsV O4 Tetraeder und AsV O6 Oktaeder als Koordinationspolyeder bekannt. Die quadratischen Pyramiden von As25+ O5 sind über As2-O1 Brücken mit Bindungslängen von 167 pm und 184 pm miteinander verknüpft und bilden so unendliche Zickzack-Ketten parallel der c-Achse. Das zweite Koordinationspolyeder ist die für dreiwertiges Arsen typische trigonale Pyramide,165, 166 wie sie bei As1 auftritt (siehe Abbildung 3.59). Zwei der drei basalen Sauerstoffatome O3 und O4 verknüpfen die trigonalen Pyramiden mit den unendlichen Ketten aus verzerrten quadratischen Pyramiden von As25+ O5 . Das dritte Sauerstoffatom O2 bildet mit dem Wasserstoffatom eine terminale OH-Gruppe. Die OH-Gruppe ist auch durch Infrarot-Messungen bestätigt worden und zwar als breite Bande im Bereich um 3500 cm-1 , 90 3 Spezieller Teil Abb. 3.58: Blick auf die Kristallstruktur von H6 As14 O31 entlang [001]. Die Arsenatome sind in Grau, die Sauerstoffatome in Rot und die Wasserstoffatome in Hellblau dargestellt. der typisch ist für die Hydroxyl-Gruppe. Die Bindungslängen für As1-O sind mit 172 pm bis 177 pm im Bereich der üblichen As3+ -O Bindungen. Wenn das freie Elektronenpaar von As13+ , welches ungefähr in Richtung [111] zeigt, auch als Ligand betrachtet wird, ergibt sich ein As13+ O3 E Tetraeder. Das freie Elektronenpaar liegt auf einer Seite des As13+, während die Arsen-Sauerstoff Bindungen alle auf der anderen Seite liegen, so wie es für AsIII O3 typisch ist.165 Die dritte Arsenposition As3 weist eine Ladungsfehlordnung auf und wird dabei statistisch von As3+ und As5+ Kationen besetzt. Im Fall des dreiwertigen As33+ wird ebenfalls eine trigonal pyramidale Koordination verwirklicht, so wie bei As13+ (Abbildung 3.59). Die Bindungslängen As33+ -O sind mit 183 pm zwar länger als beim As13+ , liegen aber noch im Bereich der möglichen As3+ -O Bindungen. Das freie Elektronenpaar von As33+ zeigt hier in Richtung der c-Achse und vervollständigt so den As33+ O3 E Tetraeder. Die gleiche tetraedrische Koordination wird auch für das fünfwertige As35+ erreicht, wenn das als Pseudoligand fungierende freie Elektronenpaar durch das Sauerstoffatom O6 ersetzt wird. Die Bindung zwischen As35+ -O6 hat eine Länge von 165 pm und unterstreicht so auch die Ladung von 5+ für das Arsenkation. Der Besetzungsfaktor von O6 wurde während der endgültigen Rietveldverfeinerung auch freigegeben und zeigte nur sehr geringe Abweichung von 50%. Die Zickzack-Ketten von As25+ O5 parallel der c-Achse werden durch die zwei dreizähligen Achsen der Raumgruppe P63 vervielfältigt. Die Ketten sind zudem über As33+/5+ O3/4 3.3 Synthese von Verbindungen 91 und As13+ O3 Polyeder miteinander verknüpft und bilden so ein 3-dimensionales Netzwerk mit „offenen“ Kanälen um den Ursprung der Elementarzelle, die in Richtung [001] verlaufen (Abbildung 3.58). Diese Kanäle sind mit den Wasserstoffatomen der Hydroxyl-Gruppen gefüllt, die zu den As13+ O3 H Polyedern gehören. Aufgrund der 63 Schraubenachse befinden sich die Wasserstoffatome an den Ecken von Oktaedern, die über gemeinsame Flächen miteinander verbunden sind (siehe Abbildung 3.60). Die H-HAbstände in den Dreiecksflächen senkrecht zur c-Achse betragen 205 pm, was ziemlich genau der summe der van der Waals-Radien für die Wasserstoffatome entspricht. Die anderen Abstände zwischen den Wasserstoffatomen des Oktaeders betragen 265 pm. Abb. 3.59: Darstellung der Koordinationspolyeder der drei kristallographisch unabhängigen Arsenatome. Abb. 3.60: Darstellung der aus Wasserstoffatomen aufgebauten Oktaeder in den Kanälen und der Struktur von H6 As14 O31 . Im Gegensatz dazu besteht die Kristallstruktur der einzigen anderen bekannten gemischt valenten Arsen(III,V)oxosäure160 As3 O5 (OH) aus Schichten, die parallel der a,b-Ebene verlaufen. Diese Schichten werden durch As3+ -Atome mit der typischen trigonal pyramidalen Koordination AsIII O3 bzw. tetragonaler Koordination bei Berücksichtigung des freien Elektronenpaares AsIII O3 E und durch As5+-Atome in tetragonaler Koordination AsV O4 (siehe Abbildung 3.61). Zwei der Sauerstoffatome des AsV O4 Tetraeders sind terminale Atome und weisen Bindungslängen von 159 pm und 165 pm auf. Die zwei anderen Sauerstoffatome des AsV O4 bilden Brücken zu den trigonalen Pyramiden AsIII O3 mit AsV -O Bindungslängen von 167 pm, womit sich eine durchschnittliche AsV -O Bin- 92 3 Spezieller Teil dungslänge von 164 pm ergibt. Alle Sauerstoffe der AsIII O3 -Pyramiden sind Brückenatome und weisen Bindungslängen zwischen 178 pm und 184 pm auf, was zu einer mittleren Bindungslänge von 180 pm führt. Auch wenn die Autoren die Wasserstoffatome nicht durch die Röntgenbeugungsaufnahmen identifizieren konnten, nahmen sie an, dass sich die Wasserstoffpositionen zwischen den Schichten befinden und so die Struktur durch Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen stabilisieren. Abb. 3.61: Blick auf die Kristallstruktur von As3 O5 OH160 entlang der b-Achse. Arsen ist in Grau und Sauerstoff in Rot dargestellt. 3.3.2.4 Ergebnisse Auf den ersten Blick sieht die Kristallstruktur von H6 As14 O31 wie eine Netzwerkstruktur mit offenen Kanälen aus, was den Synthesebedingungen bei hohen Druck und Temperatur widersprechen würde. Die wahre Natur der kristallographischen Packung kann man nur erkennen, wenn die genauen Positionen der Wasserstoffatome innerhalb der Kanälen bekannt sind. Dies offenbart dann die hohe Packungsdichte der Struktur. Das sieht man auch an der Erhöhung der Dichte um etwa 13% im Vergleich mit der einzig anderen bekannten Oxosäure des Arsens. Es ist interessant, dass das dreiwertige As3+ als Koordinationspolyeder immer eine trigonale Pyramide bzw. einen Tetraeder, wenn man das freie Elektronenpaar als individuellen Ligangen betrachtet, aufweist. Dies stimmt gut mit der fünften Pauling’schen Regel, der „Sparsamkeitsregel“. Die Regel besagt, dass die Anzahl der notwendigen unterschiedlichen Komponenten in einem Kristall klein sein soll. Man kann auch sagen, dass die chemisch ähnlichen Atome eine ähnliche Umgebung besitzen. 3.3 Synthese von Verbindungen 93 Im Gegensatz dazu sind für fünfwertiges Arsen As5+ bisher drei verschiedene Koordinationspolyeder bekannt, das AsO4 Tetraeder, die AsF5 trigonale Bipyramide und das AsO6 Oktaeder. Mit dieser Arbeit, wird ein vierter Koordinationtyp für As5+ hinzugefügt, nämlich eine verzerrte quadratische AsO5 Pyramide. Es ist offensichtlich, das die Koordination des As5+ Kations, welches kein stereochemisch aktives freies Elektronenpaar besitzt, hauptsächlich durch Packungs- und Größeneffekte gelenkt wird. Das die Pauling’sche Regel für As5+ nicht immer gültig ist, sieht man schon bei der Raumtemperaturund Hochtemperaturphase von As2 O5 , deren Struktur sowohl AsV O4 Tetraeder als auch AsV O6 Oktaeder enthält.90–93 94 3.3.3 3 Spezieller Teil Palladium(II)metaarsenat (PdAs2 O6 ) Das zweiwertige Palladium besitzt eine d8 -Elektronenkonfiguration und zeigt dadurch eine ausgeprägte Präferenz für quadratisch-planare Koordinationen mit einem daraus resultierenden diamagnetischen Grundzustand. Es gibt bisher nur wenige Ausnahmen von dieser Regel und die sind bisher nur in der Fluorchemie von Palladium bekannt. Dies sind zum einen die Normaldruck167, 168 und die Hochdruckmodifikation169 von PdF2 und zum anderen die davon abgeleiteten Fluoropalladate(II).170 In diesen Kristallstrukturen liegt Palladium oktaedrisch koordiniert vor und ist dadurch paramagnetisch mit teilweise erstaunlich hohen Curie- bzw. Neel-Temperaturen. Für zweiwertiges Palladium in oktaedrischer Sauerstoffumgebung ist in der Literatur bisher nur ein Beispiel erwähnt worden und zwar Ca2 PdWO6 ,171 dessen magnetisches Verhalten allerdings nicht untersucht wurde. 3.3.3.1 Darstellung von PdAs2 O6 , thermisches Verhalten und Röntgenbeugung an Pulvern Zur Darstellung von PdAs2 O6 wird PdO und As2 O5 im Molverhältnis 1:1,1 in einem mit trockenem Argon gefüllten Handschuhkasten eingewogen und im Achatmörser sorgfältig vermahlen. PdO + As2 O5 PdAs2 O6 Die Mischung wird dann zu Tabletten gepresst, welche in ein Quarzrohr überführt und dann unter Vakuum für 12 Stunden bei 100 °C und anschließend 24 Stunden bei 200 °C getrocknet werden. Das evakuierte Quarzrohr mit der Probe wird abgeschmolzen und die Quarzampulle mit einer Rate von 100 °C/h auf 700 °C aufgeheizt und bei dieser Temperatur 100 Stunden getempert. Nach Abkühlung (50 °C/h) auf Raumtemperatur zeigt sich ein deutlich sichtbarer Beschlag des Quarzglases. Das rotbraune mikrokristalline Produkt ist nach der Synthese unempfindlich gegen Luft und Feuchtigkeit. Die Röntgenpulverdiffraktogramme zeigen, dass das Produkt nicht absolut reinphasig ist, sondern sich noch geringe Mengen von Palladium(II)oxid nachweisen lassen. Obwohl ein Überschuss an As2 O5 verwendet wurde, geht bei diesen Synthesebedingungen ein Teil des As2 O5 für die Reaktion verloren, da es sich an den Quarzglas niederschlägt bzw. damit reagiert. Die thermische Analyse von Palladiummetaarsent im Korundtiegel mit Argon als Spülgas bei einer Heizrate von 10 K/min, zeigt die Zersetzung der Verbindung ab etwa 700 °C unter Abgabe von Sauerstoff. Nach dem Aufheizen bis 1000 °C bleibt als Zersetzungsprodukt nur noch reines Palladium als Pulver übrig, was durch Röntgenpulverdiffraktogramme bestimmt wurde. 3.3 Synthese von Verbindungen 95 Abb. 3.62: Plot der Rietveld-Verfeinerung für PdAs2 O6 bei T = 25 °C (λ = 0,7093 Å). Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung in Raumgruppe P-31m (grüne Linie), die Reflexlagen von PdAs2 O6 (Schwarz) und PdO (Rot), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. 3.3.3.2 Strukturbestimmung Die Röntgenpulverdiffraktogramme wurden mit einem STOE StadiP Diffraktometer angefertigt, welches mit einem gebogenen Primärstrahlmonochromator Ge [111] und linearem ortsempfindlichen Detektor ausgestattet ist (Mo-K - Strahlung (a = 0,7093 Å), Raumtemperatur, 5° bis 70° in 2 theta). Die Bestimmung und Verfeinerung der Gitterkonstanten erfolgt mit dem Programmpaket WinXPOW.34 Die endgültige Strukturverfeinerung nach der Rietveld-Methode wurde mit dem GSAS/EXPGUI-Progammpaket43, 44 und ausgeführt. Als Startparameter wurden die für NiAs2 O6 publizierten Atompositionen172 gewählt. Die Daten und die Angaben zur Strukturverfeinerung von PdAs2 O6 sind in Tabelle 3.39 und die Atompositionen in Tabelle 3.40 aufgeführt, das gemessene und berechnete Pulverdiffraktogramm ist in Abbildung Abbildung 3.62 dargestellt. 3.3.3.3 Strukturbeschreibung Der Kristallstruktur nach gehört PdAs2 O6 ebenso wie die isotypen Verbindungen M2+ As2 O6 mit M2+ = Ca, Pb, Ni, Mn, Co, Cd, Hg172–175 zur Strukturfamilie des Bleiantimonats PbSb2 O6 .176 Der As2 O6 -Teil der Kristallstruktur besteht aus kantenverknüpf- 96 3 Spezieller Teil Abb. 3.63: Blick auf die Kristallstruktur von PdAs2 O6 entlang [001] (oberes Bild) und [010] (unteres Bild). Palladium ist in Violett, Arsen in Hellgrau und Sauerstoff in Rot dargestellt. 3.3 Synthese von Verbindungen 97 Tabelle 3.39: Kristallographische und analytische Daten von PdAs2 O6 (Standardabweichung in Klammern) Kristalldaten Raumguppe Gitterkonstanten Z Molvolumen Molgewicht Dichte (berechnet) Dichte (gemessen) Datensammlung Strahlquelle Monochromator Strahlung Messbereich; Schrittweite Anzahl der gemessenen Reflexe Strukturverfeinerung Verwendetes Programm Anzahl der verfeinerten Parameter Rp a Rwp a R(F2 )a a Alle P3̄1m (Nr. 162) a = 481,96(1) pm c = 466,46(1) pm V = 93,84(1)·106 pm3 1 56,517 cm3 /mol 352,26 g/mol 6,233 g/cm3 6,306 g/cm3 STOE Stadi-P Ge(111) MoKα (λ = 0,7093 Å) 5°<2°θ <70°; 0,01°2θ 259 GSAS/EXPGUI43, 44 18 2,46 % 3,06 % 8,59 % Werte sind mit GSAS berechnet Tabelle 3.40: Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für PdAs2 O6 (Standardabweichung in Klammern) Atom Pd As O Wyckhoff-Position 1a 2d 6k x 0 2/3 0,3695(7) y 0 1/3 0 z 0 1/2 0,2926(5) Biso [pm2 ] 0,0102(3) 0,0112(3) 0,0070(6) ten AsO6 -Oktaedern, die Honigwabenschichten ausbilden, analog zu den 2∞ [Al2 Cl6 ]Schichten in AlCl3 .177, 178 Die As–O Abstände liegen mit 181 pm im erwarteten Bereich und stimmen beispielsweise gut mit dem mittleren As–O Abstand von 182 pm der AsO6 Oktaeder in As2 O5 überein. Die Winkel weichen jedoch erheblich von denjenigen in einem regulären Oktaeder ab (siehe Tabelle 3.41). Daraus ergibt sich eine Stauchung der AsO6 -Oktaeder entlang der [001] Richtung. Die As2 O6 -Schichtpakete sind in Richtung der c-Achse in einer Weise gestapelt, dass die unbesetzten Oktaederlücken übereinander zu liegen kommen und sich für die Sauerstoffatome eine Abfolge im Sinne einer hexagonal dichtesten Kugelpackung ergibt. Von den in den Zwischenschichten resultierenden Oktaederlücken ist ein Drittel mit zweiwertigen Palladium besetzt, und zwar genau diejenigen, die sich oberhalb bzw. unterhalb einer unbesetzten Lücke der As2 O6 -Schichten befinden. Zwar trägt das Palladium (2+) gegenüber dem Arsen (5+) die deutlich geringere Kationenladung, gleichwohl weisen die PdO6 Oktaeder eine nahezu ideale oktaedrische 98 3 Spezieller Teil Tabelle 3.41: Übersicht über die Atomabstände (pm) und Winkel (°) in Palladium(II)metaarsenat (Standardabweichung in Klammern) Pd–O 224(1) (6x) O–Pd–O As–O 181(1) (2x) 181(2) (2x) 181(1) (2x) O–As–O 180,0 (3x) 86,8(1) (6x) 93,2(1) (6x) 170,4(1) (3x) 79,3(1) (3x) 93,3(1) (3x) 94,0 (6x) Geometrie auf. Der Pd–O-Abstand beträgt 224 pm, was mit der Summe von 226 pm der Ionenradien von O2- (140 pm) und sechsfach koordiniertem Pd2+ (86 pm) fast genau übereinstimmt. Abb. 3.64: Abbildung des Ramanspektrums für PdAs2 O6 . 3.3.3.4 Raman-Spektroskopie Das Ramanspektrum von PdAs2 O6 ist in Abbildung 3.64 abgebildet. Die Ramandaten von PdAs2 O6 sind im Vergleich mit den Daten von CaAs2 O6 und PbAs2 O6 173 in Tabelle 3.42 aufgeführt. Man erkennt das alle Banden in einem ähnlichen Bereich liegen, nur die schwache Bande bei 360 cm-1 bzw. 399 cm-1 ist im Spektrum von Palladium(II)metaarsenat nicht zu erkennen. 3.3 Synthese von Verbindungen 99 Tabelle 3.42: Ramandaten von PdAs2 O6 im Vergleich mit den Daten von CaAs2 O6 und PbAs2 O6 173 Bande PdAs2 O6 [cm-1 ] 768 (sh) 747 (s) 544 (w) 414 (s) 300 (m) 3.3.3.5 PbAs2 O6 [cm-1 ] 760 (sh) 745 (s) 513 (w) 413 (m) 360 (w) 262 (m) CaAs2 O6 [cm-1 ] 775 (sh) 763 (s) 539 (w) 428 (m) 399 (w) 290 (m) Zuordnung σ (As-O) σ (As-O) σ (As-O-M) δ (As-O-M) δ (As-O) δ (As-O) Magnetisches Verhalten Die magnetischen Messungen mit PdAs2 O6 erfolgten mit einem SQUID-Magnetometer zwischen T = 5 K - 700 K in magnetischen Feldern bis 5 Tesla. Für die Tieftemperaturmessung von T = 5 K - 330 K, wurde PdAs2 O6 in eine Gelatinekapsel gefüllt, während es für die Hochtemperaturmessung in ein Suprasil-Röhrchen abgefüllt wurde. In oktaedrischer Umgebung weist Pd2+ die Elektronenkonfiguration t2g 6 eg 2 auf. Damit im Einklang verhält sich PdAs2 O6 (bei hohen Temperaturen) paramagnetisch, siehe Abbildung 3.65. Allerdings ergibt eine Auswertung nach dem Curie-Weis Gesetz mit diamagnetischer Korrektur179 ein Moment von µB = 3,17 ( p = -251 K), der mit dem berechneten Wert für den spin-only Fall (µB = 2,83) nicht übereinstimmt. Abb. 3.65: Messung der magnetischen Suszeptibilität von PdAs2 O6 bei einem Feld von 1 Tesla. Auftragung von 1/χ mol [mol/emu] (volle Kreise) und χ·T [emu·K/mol] (offene Kreise) gegen T [K] 100 3 Spezieller Teil Auffällig ist die hohe Ordnungstemperatur von T ≈ . 150 K bei Palladium(II)metaarsenat. Hier zeigt sich eine Parallele zu den Palladium(II)fluoriden, die zum Teil ebenfalls beachtlich hohe Ordnungstemperaturen aufweisen. Die Normaldruckmodifikation von PdF2 167, 168 und die Hochdruckmodifikation169 ordnen magnetisch bei T = 225 K bzw. T = 160 K. Die hohe Ordnungstemperatur bei PdAs2 O6 ist auch deshalb bemerkenswert, da bei den Fluoriden die Pd-Atome direkt über gemeinsame F-Atome miteinander verbunden sind. Der Pd–Pd-Abstand liegt bei PdF2 zwischen 339 pm und 389 pm und für die Hochdruckmodifikation bei 377 pm. Dagegen sind beim Palladium(II)metaarsenat die PdO6 -Oktaeder magnetisch isoliert und die Pd-Atome sind nur über die Kanten der AsO6 Oktaeder miteinander verbunden. Zudem beträgt der Pd–Pd-Abstand 466 pm und 482 pm, was deutlich größer ist als bei den Palladium(II)fluoriden. Tabelle 3.43: Kristallographische Daten von PdAs2 O6 aus den Daten der Neutronenmessung (Standardabweichung in Klammern). Kristalldaten Temperatur Raumguppe Gitterkonstanten Molgewicht Dichte (berechnet) Datensammlung Strahlquelle Strahlung Messbereich; Schrittweite Monochromator Strukturverfeinerung Verwendetes Programm Anzahl der verfeinerten Parameter Rp a Rwp a reduziertes χ 2a a Alle 3.3.3.6 5K P3̄1m a = 482,13(1) pm c = 466,05(1) pm V = 93.82(0)·106 pm3 5 K (magnet. Phase) P1̄ a = 482,13(1) pm c = 931,97(0) pm V = 187,61(0)·106 pm3 352,26 g/mol 6,235 g/cm3 200 K P3̄1m a = 482,27(1) pm c = 466,45(1) pm V = 93,95(0)·106 pm3 6,233 g/cm3 SPODI, FRM II, Garching Neutronen λ 1 = 1,54900 Å, λ 2 = 1,98300 Å, λ 2/λ 1 = 0,05 0,3°<2°θ <159,95°; 0,05°2θ Ge(551)-Kristall FULLPROF42 16 6,36 % 8,79 % 7,31 % 6,21 % 8,64 % 7,28 % Werte sind mit FULLPROF berechnet Neutronenbeugung Um genauere Informationen über die magnetische Struktur von PdAs2 O6 zu erhalten, wurden Neutronenbeugungsmessungen am FRM-II, Garching durchgeführt. Dazu wurde die Probe einmal unterhalb (bei T = 5 K) und einmal oberhalb (T = 200 K) der Ordnungstemperatur von T = 150 K gemessen. Man erkennt bei der Messung bei T = 5 K deutlich die Reflexe der magnetischen Phase (siehe Abbildung 3.66), die bei der Messung bei T = 200 K nicht mehr zu sehen sind (siehe Abbildung 3.67). Die Ergebnisse der RietveldAnpassungen und die kristallographischen Daten sind in Tabelle 3.42 angegeben. Die 3.3 Synthese von Verbindungen Abb. 3.66: Plot der Rietveld-Verfeinerung des Neutronenpulverdiffraktogrammes für PdAs2 O6 bei T = 5 K. Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung (grüne Linie), die Reflexlagen von PdAs2 O6 (Schwarz), der magnetischen Phase (Orange) und PdO (Blau), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. Abb. 3.67: Plot der Rietveld-Verfeinerung des Neutronenpulverdiffraktogrammes für PdAs2 O6 bei T = 200 K. Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung (grüne Linie), die Reflexlagen von PdAs2 O6 (Schwarz) und PdO (Blau), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. 101 102 3 Spezieller Teil magnetische Struktur basiert auf einer triklinen Zelle P-1 mit mit gleichen a,b-Achsen, aber verdoppelter c-Achse im Vergleich zur Zelle von PdAs2 O6 . Die magnetische Struktur enthält zwei kristallographisch unabhängige Pd-Positionen in (0 0 0) und (0 0 1/2). Die magnetischen Momente sind in einer Ebene jeweils alle in Richtung [100] bzw. [100] ausgerichtet, dadurch ergibt sich eine einfache antiferromagnetische Anordnung der magnetischen Momente des Pd2+ . Für isotypes und isoelektronisches NiAs2 O6 wurde eine Ordnungstemperatur von T = 30 K bestimmt,172 die somit fünfmal niedriger ist als die bei Palladium(II)metaarsenat. Die magnetische Austauschwechselwirkung kann bei NiAs2 O6 nur über Super-Super-Austausch erfolgen, was auch für das PdAs2 O6 zutrifft. Eine mögliche Erklärung für die höhere Ordnungstemperatur des Pd2+ gegenüber dem Ni2+ könnte die größere Reichweite der 4d-Orbitale des Palladiums im Vergleich zu den 3d-Orbitalen des Nickels sein. Abb. 3.68: Darstellung der magnetischen Struktur von PdAs2 O6 aus den Daten der Neutronenbeugung bei 5K entlang [001]. Die blauen Pfeile gegen die Orientierung der magnetischen Momente an. Palladium ist in Violett, Arsen in Hellgrau und Sauerstoff in Rot dargestellt. 3.3 Synthese von Verbindungen Abb. 3.69: Darstellung der magnetischen Struktur von PdAs2 O6 aus den Daten der Neutronenbeugung bei 5K entlang [010]. Die blauen Pfeile gegen die Orientierung der magnetischen Momente an. Palladium ist in Violett, Arsen in Hellgrau und Sauerstoff in Rot dargestellt. 103 104 3 Spezieller Teil 105 4 Zusammenfassung Selen(IV)oxid SeO2 Die Untersuchung des α-SeO2 bei Drücken bis 19,5 GPa und Temperaturen bis 820 °C ergab zwei neue metastabile Hochdruckphasen, nämlich β - und γ-SeO2 . Beide kristallisieren in der Raumgruppe Pmc21 (Nr. 26), die β -Modifikation mit a = 507,22(1) pm, b = 447,04(1) pm, c = 753,09(2) pm und V = 170,76(1)·106 pm3 und die γ-Modifikation mit a = 507,10(2) pm, b = 448,32(2) pm, c = 1496,72(6) pm und V = 340,27(3)·106 pm3 . Die Struktur ist in allen drei Modifikationen aus eckenverknüpften SeO3 E-Tetraedern aufgebaut, die unendliche Zickzack-Ketten bilden. Der Hauptunterschied in den Kristallstrukturen zwischen α-, β - und γ-SeO2 besteht in der Orientierung dieser Ketten zueinander. Des weiteren konnte im p-T-Diagramm die Phasengrenze zwischen der β - und γ-Modifikation des SeO2 bestimmt werden. Antimon(III)oxid Sb2 O3 Es wurden Hochdruckexperimenten mit kubischen (α) und orthorhombischen (β ) Sb2 O3 zu einem Druck von 19,5 GPa und Temperaturen bis 400 °C durchgeführt. Ein p-TPhasendiagramm für Sb2 O3 wurde für den untersuchten Bereich erstellt. Es konnte die Struktur einer neuen Hochdruckmodifikation γ-Sb2 O3 aus Synchrotronpulveraufnahmen gelöst werden. Diese kristallisiert in der Raumgruppe P21 21 21 , a = 1164,13(1) pm, b = 756,66(0) pm, c = 747,72(0) pm und V = 658,64(1)·106 pm3 . Die Struktur wird aus SbO3 E-Einheiten aufgebaut. Drei dieser Einheiten sind zu Sb3 O3 -Ringen verknüpft, die jeweils über eine weitere SbO3 E-Einheit unendlichen Ketten in Richtung der a-Achse bilden. Die Ketten sind über eine Sauerstoffbrücke miteinander verbunden. Die Anordnung der Ketten zueinander kann man als tetragonale Stabpackung bezeichnen. Bei dem Hochdruckversuch bei 19,5 GPa und 400 °C wurde die Zersetzung in β -Sb2 O4 und elementares Antimon festgestellt. Antimon(III,V)oxid Sb2 O4 Vom Sb2 O4 sind eine Raumtemperatur- (α) und eine Hochtemperaturmodifikation (β ) in der Literatur bekannt. Die α-β Umwandlung soll bei Normaldruck bei 935 °C erfolgen. Das Verhalten von α-Sb2 O4 wurde durch Versuche mit einer Diamantstempelzelle bis 27,3 GPa Druck bei Raumtemperatur und in der Belt-Presse bis 6 GPa Druck und bei Temperaturen bis 400 °C untersucht. Die ersten Anzeichen für die Umwandlung von 106 4 Zusammenfassung der α-Phase in die β -Phase konnten in der Diamantstempelzelle ab 3,3 GPa Druck beobachtet werden. Die vollständige Umwandlung erfolgte erst bei etwa 20 GPa Druck. Bei Druckerniedrigung bleibt das β -Sb2 O4 erhalten und wandelt sich nicht mehr in die α-Phase um. Aus den experimentellen Daten mit der Diamantstempelzelle konnten auch die Kompressionsmodule für die α- und β -Phase berechnet werden. Für α-Sb2 O4 ergab sich für K0α = 143 ± 1,5 GPa und für β -Sb2 O4 ergab sich für K0β = 105 ± 1,5 GPa. Die Versuche in den Hochdruckpresse zeigten schon bei p = 4 GPa und T = 400 °C und p = 6 GPa und T = 375 °C eine vollständige Umwandlung von α- zu β -Sb2 O4 . Es wurde auch eine Heizguinier-Aufnahme bis T = 800 °C mit der β -Modifikation durchgeführt, aber es konnte keine Rückumwandlung in die α-Modifikation beobachtet werden. Die Ergebnisse erlauben die Schlussfolgerung, dass das β -Sb2 O4 die stabilere Phase im gesamten untersuchten Druck- und Temperaturbereich darstellt. Bismut(III)fluorid BiF3 Das Hochdruckverhalten von α-BiF3 wurde bis zu einem Druck von 20 GPa und Temperaturen bis 700 °C untersucht. In der Literatur wurde schon eine dem Tysonit (LaF3 ) ähnliche trigonale Hochdruckmodifikation „T-BiF3 “ mit a = 707,6 pm und c = 735,0 pm erwähnt, aber die Struktur wurde nicht vollständig gelöst. Bei der Indizierung wurde eine kleinere Zelle mit a = 407,94 pm, c = 733,68 pm und V = 105,7·106 pm3 gefunden. Diese Zelle ergab bei der LeBail-Anpassung die besseren Ergebnisse, daher wurde mit ihr auch die Rietveldverfeinerung durchgeführt. Diese Hochdruckmodifikation (β -BiF3 ) kristallisiert in der hexagonalen Raumgruppe P63 /mmc. In der Struktur gibt es fünf kürzere Bi–F Abstände (235 - 247 pm), die eine trigonale Bipyramide als Koordinationspolyeder um das Bi-Atom bilden. Dazu kommen noch sechs längere Bi–F (264 pm) Abstände, die jede Fläche der Bipyramiden überkappen, somit ergibt sich für das Bismut eine Koordinationszahl von 11. Die trigonalen Bipyramiden sind über die drei äquatorialen F-Atome zu Schichten verknüpft und die überkappenden F-Atome sind zugleich die axialen FAtome der darüber- bzw. darunterliegenden Schicht. Aufgrund der hohen Koordinationszahl ist das freie Elektronenpaar kaum ausgeprägt, was eine bekannte Eigenschaft von Bi-Verbindungen ist. Arsen(V)oxid As2 O5 Das Verhalten von α-As2 O5 ist zum einen mit Hilfe von Experimenten in Diamantstempelzellen bei Drücken bis 19,5 GPa und Raumtemperatur untersucht worden. Es wurde 4 Zusammenfassung 107 keine Phasenumwandlung im gesamten Druckbereich festgestellt. Aus den Daten konnte das Kompressionsmodul für α-As2 O5 berechnet werden K0 = 88,4 ± 2,3 GPa. Zum anderen wurde α-As2 O5 mit Hilfe von Hochdruckpressen bis zu 19 GPa Druck und Temperaturen bis 1400 °C untersucht. Es ist eine Temperatur von mindestens T ≈ 500 °C notwendig, damit sich eine Hochdruckmodifikation bildet. Es sind zwei Bereiche im pT-Diagramm identifiziert worden, in denen sich metastabile Hochdruckmodifikationen bilden. Die Pulverdiffraktogramme der Hochdruckmodifikationen des α-As2 O5 konnten bisher nicht indiziert werden. Um die Stabilität der Hochdruckmodifikationen zu bestimmen, wurden temperaturabhängigen Pulverdiffraktogrammen mit einer HeizguinierKamera aufgenommen. Es konnte die Umwandlung der Hochdruckmodifikationen über eine intermediäre Phase (γ-As2 O5 ) in die α-Modifikation beobachtet werden. Das intermediäre γ-As2 O5 kristallisiert monoklin in der Raumgruppe P21 /n, a = 880,38(4) pm, b = 829,44(4) pm, c = 479,36(3) pm, β = 96,86(0)° und V = 347,54(17)·106 pm3 . Die Kristallstruktur ist ähnlich wie bei α-As2 O5 aus AsO6 Oktaedern und AsO4 Tetraedern aufgebaut. Die Struktur der α-Modifikation besteht aus eckenverknüpften AsO6 -Oktaedern besteht, die unendliche Zickzack-Ketten entlang der c-Achse bilden. Die Ketten sind dann über die AsO4 Tetraeder so verknüpft, dass sie von vier weiteren Ketten umgeben sind. Auf den ersten Blick scheint das auch bei γ-As2 O5 der Fall zu sein, aber hier bilden sich anstatt der Ketten As2 O10 -Einheiten die entlang der c-Achse übereinander gestapelt sind. Die As2 O10 - Einheiten sind über die Tetraeder miteinander verknüpft. Vanadium(V)oxid V2 O5 Es wurde das Verhalten von α-V2 O5 bei Drücken bis 29 GPa und Temperaturen bis 1450 °C untersucht. Aus den Daten der Hochdruckversuche konnte das p-TPhasendiagramm erweitert werden. Es sind aber keine neuen Hochdruckphasen in dem Druckbereich gefunden. Die Struktur einer Hochdruckmodifikation (β -V2 O5 ) war schon aufgeklärt, die der anderen Hochdruckmodifikation (δ -V2 O5 ) war noch nicht vollständig bestimmt. Die durchgeführte Rietveld-Verfeinerung ergab für δ -V2 O5 (C2/c) a = 1197,19(2) pm, b = 470,16(1) pm, c = 532,53(1) pm, β = 104,41(0)° und V = 290,32(7)·106 pm3 . Die Struktur ist aus verzerrten VO6 -Oktaedern aufgebaut. Es bilden sich Ketten aus kantenverknüpften VO6 -Oktaedern, welche über gemeinsame Ecken zu einer Zickzack-Anordnung verknüpft sind. Es entstehen Schichten, die parallel der acEbene gestapelt sind. Bei genauer Betrachtung erkennt man eine Ähnlichkeit zur RutilStruktur. 108 4 Zusammenfassung Hexakaliumnonaoxodiselenat(VI) K6 (SeO4 )(SeO5 ) Das K6 (SeO4 )(SeO5 ) wurde durch Festkörperreaktion aus K2 O und K2 SeO4 bei einem Druck von p = 2 GPa und einer Temperatur von T = 625 °C hergestellt. Die Verbindung kristallisiert in der tetragonalen Raumgruppe P41 21 2 mit a = 812,6 pm, c = 1749,5 pm und V = 1155,2·106 pm3 . Die Kristallstruktur von K6 (SeO4 )(SeO5 ) ist aus SeO4 Tetraedern und SeO5 trigonalen Bipyramiden aufgebaut. Das ist das zweite Beispiel nach Li4 SeO5 , dass das Selen eine trigonale Bipyramide als Koordinationpolyeder aufweist. Die Struktur lässt sich mit dem Motiv einer kubisch dichtesten Packung der Anionen beschreiben, bei der alle tetraedrischen und oktaedrischen Lücken mit Kalium besetzt sind. Man findet einen ähnlichen strukturellen Aufbau bei der Verbindung Rb6 (TeO4 )(TeO5 ), welche in der monoklinen Raumgruppe C2/c kristallisiert. Halbiert man die Summenformel K6 Se2 O9 und reduziert man sie auf die K- und Se-Positionen, dann gehört es zu der großen Familie der anorganischen A3 B-Strukturtypen, für die Li3 Bi den Aristotyp darstellt. Arsen(III,V)oxosäure H6 AsIII 7 AsV 7 O31 Bei Hochdruckversuchen mit As2 O5 wurde bei Drücken zwischen p = 6 - 8 GPa und Temperaturen zischen T = 500 - 580 °C eine gemischtvalente Arsen(III,V)oxosäure erhalten. Das Struktur des H6 AsIII 7 AsV 7 O31 wurde aus hochauflösenden Synchrotronpulveraufnahmen gelöst. Es kristallisiert in der Raumgruppe P63 (Nr. 173), a = 1204,56(1) pm, c = 473,43(0), V = 594,90(1)·106 pm3 . Die Struktur ist ein dreidimensionales Netzwerk aus den bekannten AsO4 Tetraedern für As5+ und AsO3 E Tetraedern für As3+ . Aber sie enthält auch ein neuen Koordinationspolyeder für das As5+ -Kation, nämlich AsO5 als quadratischen Pyramide. Die quadratischen Pyramide von AsO5 sind über gemeinsame Ecken zu unendlichen Ketten verknüpft, die parallel der c-Achse verlaufen. diese Ketten sind durch die AsO4 und AsO3 E miteinander verbunden. Die Struktur von H6 As14 O31 weist auch scheinbar leere Kanäle auf, die parallel der c-Achse durch die Struktur verlaufen. Durch die Güte der Synchrotronpulveraufnahmen konnten die H-Atome innerhalb der Hohlräume lokalisiert werden. Dort bauen die H-Atome Oktaeder auf, welche die Kanäle ausfüllen. Palladium(II)metaarsenat PdAs2 O6 Die Verbindung PdAs2 O6 wurde durch Festkörpersynthese aus PdO und As2 O5 im Vakuum bei 700 °Cerhalten. Es kristallisiert in der Raumgruppe P3̄1m (Nr. 162) mit a = 481,96(1) pm, c = 466,46(1) pm und V = 93,84(1)·106 pm3 . Das PdAs2 O6 gehört zum 4 Zusammenfassung 109 Strukturtyp des Blei(II)antimonates PbSb2 O6 . Die Struktur besteht aus kantenverknüpften AsO6 Oktaedern, die Honigwabenschichten aufbauen. Von den in den Zwischenschichten resultierenden Oktaederlücken ist ein Drittel mit Pd2+ -Kationen besetzt und zwar diejenigen, welche sich oberhalb bzw. unterhalb einer unbesetzten Lücke in den Honigwabenschichten befinden. Bei oktaedrischen Koordination weist das Pd2+ -Kation die Elektronenkonfiguration t2g 6 eg 2 auf. Damit im Einklang verhält sich PdAs2 O6 (bei hohen Temperaturen) paramagnetisch und es zeigt bei einer Temperatur von T ≈ . 150 K eine magnetische Ordnung. Ein ähnliches Verhalten bei ähnlichen Ordnungstemperaturen war bisher nur von den Pd(II)fluoriden bekannt. Zur Bestimmung der magnetischen Struktur wurden Neutronenmessungen durchgeführt. Die magnetische Struktur (P-1 (Nr. 2), a,b = 482,13(1) pm, c = 931,97(0) pm und V = 187,61(0)·106 pm3 ) besitzt zwei kristallographisch unabhängige Pd-Positionen in (0 0 0) und (0 0 1/2). Alle magnetischen Momente sind innerhalb einer Ebene jeweils in Richtung [100] bzw. [-100] ausgerichtet. Dadurch ergibt sich eine einfache antiferromagnetische Anordnung der magnetischen Momente der Pd2+ -Kationen. 110 5 5 Abstract Abstract Selen(IV)oxid SeO2 The investigation of α-SeO2 at pressures up to 19.5 GPa and temperatures up to 820 °C resulted in two new metastable high pressure phases, β - and γ-SeO2 . Both crystallize in the space group Pmc21 (No. 26), the β -modification with a = 507,22(1) pm, b = 447,04(1) pm, c = 753,09(2) pm and V = 170,76(1)·106 pm3 and the γ-modification with a = 507,10(2) pm, b = 448,32(2) pm, c = 1496,72(6) pm and V = 340,27(3)·106 pm3 . The crystal structure consists in all three modifications of corner-sharing SeO3 E tetrahedra, which form infinite zigzag chains. The main difference in the crystal structures between α-, β - and γ-SeO2 exist in the orientation of these chains to each other. The phase boundary between the β - and γ-modification in the p-T-phase diagram of SeO2 was determined. Antimon(III)oxid Sb2 O3 High pressure experiments with cubic (α) and orthorhombic (β ) Sb2 O3 were accomplished up to pressures of 19,5 GPa and temperatures up to 400 °C. A p-T-phase diagram for the investigated region was established. The structure of a new high pressure modification γ-Sb2 O3 was solved from high-resolution synchrotron powder diffraction. It crystallizes in the space group P21 21 21 with a = 1164,13(1) pm, b = 756,66(0) pm, c = 747,72(0) pm and V = 658,64(1)·106 pm3 . The structure is composed of SbO3 E-Einheiten. Three of these units are linked to Sb3 O3 -rings, that form respectively over a further SbO3 Eunits infinite chains along the a-axis. These chains are connected over an oxygen bridge. One can designate the arrangement of the infinite chains to each other as a tetragonal rod packing. In the high pressure high temperature experiment at 19.5 GPa and 400 °C the decomposition in β -Sb2 O4 and elementary antimony was observed. Antimon(III,V)oxid Sb2 O4 Of Sb2 O4 an ambient temperature modification (α) and a high temperature modification (β ) are known in the literature. The α-β transformation is reported to occur at 935 °C. The behavior of α-Sb2 O4 was investigated through high pressure experiments with a diamond anvil cell up to 27.3 GPa pressure at ambient temperature and in the Belt press up to 6 GPa pressure and temperatures up to 400 °C. The first indications for the transformation from the α- to the β -modification were be observed in the diamond anvil cell starting 5 Abstract 111 at 3.3 GPa pressure. The transformation was completed not before ≈20 GPa pressure. During pressure release the β -Sb2 O4 preserved and is not converted back to the α-phase. From the experimental data of the diamond anvil cell runs the bulk modulus of the α- und β -phase were determined. For α-Sb2 O4 a K0α = 143 ± 1,5 GPa and for β -Sb2 O4 a K0β = 105 ± 1,5 GPa resulted. The experiments in the high-pressure device showed already with p = 4 GPa and T = 400 °C and p = 6 GPa and T = 375 °C a complete transformation from α- to β -Sb2 O4 . Also a heating Guinier measurement up to T = 800 °C was made with the β -modification, but no transformation back into the α-modification was be observed. The results allow the conclusion that the β -Sb2 O4 is the more stable phase over the complete investigated p-T-range. Bismut(III)fluorid BiF3 The high pressure behavior of a-BiF3 was investigated up to a pressure of 20 GPa and temperature up to 700 °C. In the literature a tysonite-like (LaF3 ) trigonal high pressure modification "T-BiF3 "was already described with a = 707.6 pm and c = 735.0 pm, but the structure was not completely solved. During indexing a smaller cell with a = 407.94 pm, c = 733.68 pm and to V = 105,7·106 pm3 was found. This cell gave the better results during the LeBail-refinements and was therefore also used for the Rietveld-refinement. This high pressure modification (β -BiF3 ) crystallizes in the hexagonal space group P63 /mmc. In the structure are five shorter Bi-F bonds (235 - 247 pm), which form a trigonal bipyramidal coordination sphere for the Bi-atom. In addition there are six longer Bi-F bonds (264 pm), which are capping each face of the bipyramid and this results in the high coordination number of 11 for the bismuth. The trigonal bipyramids are connected over the three equatorial F-atoms to layers and the capping F-atoms are at the same time the axial F-atoms of the layer above or below. Due to the high coordination number the character of the lone electron pair is constrained, an effect which is well known for Bi-compounds. Arsen(V)oxid As2 O5 The high pressure behavior of α-As2 O5 was examined on the one hand with a diamond anvil cell at pressure up to 19.5 GPa and ambient temperature. No phases transitions in the complete pressure range were observed. With the experimental data, the bulk modulus for α-As2 O5 was determined as K0 = 88,4 ± 2,3 GPa. On the other hand α-As2 O5 was investigated with high pressure devices up to 19 GPa pressure and temperatures up to 1400 °C. A temperature of T ≈ 500 °C is necessary that a high pressure modification can form. Two areas in the p-T-diagram were identified, in which metastable high pressure modifications 112 5 Abstract were obtained. Up to now it was not possible to index the powder diffraction patterns of the high pressure modifications of α-As2 O5 . In order to determine the stability of the high pressure modifications, temperature dependent powder diffraction measurements with a heating Guinier-camera were made. The transition of the high pressure modifications through an intermediate phase (γ-As2O5) back into the α-modification was observed. This intermediate γ-As2 O5 crystallizes in the monoclinic space group P21 /n with a = 880,38(4) pm, b = 829,44(4) pm, c = 479,36(3) pm, β = 96,86(0)° and V = 347,54(17)·106 pm3 . The crystal structure is similar to the one of α-As2 O5 . It is built up by AsO6 octahedra and AsO4 tetrahedra. The structure of the α-modification consists of corner-sharing AsO6 octahedra, which build infinite zigzag-chains parallel the c-axis. A chain is then connected over AsO4 tetrahedra in such way that it is surrounded by four other chains. At a first view, it seems to be also the case in γ-As2 O5 , but instead of the infinite chains As2 O10 units form, which are stacked along the c-axis. These As2 O10 units are connected through the tetrahedra. Vanadium(V)oxid V2 O5 The behavior α-V2 O5 at pressures up to 29 GPa and temperatures up to 1450 °C was investigated. It was possible to extend the p-T-phase diagram by the data of the high pressure experiments. However no new high pressure phases were found in the investigated pressure and temperature range. The structure of a high pressure modification (β -V2 O5 ) was already completely solved, but the other high-pressure modification (δ -V2 O5 ) was not yet completely solved. The conducted Rietveld-refinement resulted for δ -V2 O5 (C2/c) in a = 1197,19(2) pm, b = 470,16(1) pm, c = 532,53(1) pm, β = 104,41(0)° and V = 290,32(7)·106 pm3 . The structure is composed of distorted VO6 octahedra. These octahedra are connected by common edges and form chains, which are linked to a zigzag arrangement over common corners. Thus layers are built, which are stacked parallel the ac-plane. At a closer look the similarity to the rutile structure can be recognized. Hexakaliumnonaoxodiselenat(VI) K6 (SeO4 )(SeO5 ) The compound K6 (SeO4 )(SeO5 ) was synthesized by solid state reaction from K2 O and K2 SeO4 at a pressure of p = to 2 GPa and a temperature of T = 625 °C. The compound crystallizes in the tetragonal space group P41 21 2 with a = 812.6 pm, c = 1,749.5 pm and V = 1,155,2·106 pm3 . The crystal structure of K6 (SeO4 )(SeO5 ) is built up from SeO4 tetrahedra and SeO5 trigonal bipyramids. This is the second example after Li4 SeO5 that the selenium shows a trigonal bipyramid as the coordination polyhedron. The structure 5 Abstract 113 can be described by a motive of cubic closest packing of the anions with all tetrahedral and octahedral voids occupied by potassium. A similar structural configuration is found in the compound Rb6 (TeO4 )(TeO5 ), which crystallizes in the monoclinic space group C2/c. If the empirical formula K6 Se2 O9 is halved and reduced to only the K and Se positions, then it belongs to the large family of the inorganic A3 B-structure-types, for which Li3 Bi represents the aristotype. Arsen(III,V)oxosäure H6 As14 O31 During high-pressure experiments with As2 O5 at pressures between p = 6 - 8 GPa and temperatures T = 500 -580 °C a mixed-valent arsenic(III, V)oxoacid was obtained. The structure of the H6 AsIII 7 AsV 7 O31 was solved from high resolution synchrotron powder diffraction measurements. It crystallizes in the space group P63 (No. 173), a = 1204,56(1) pm, c = 473,43(0) and V = 594,90(1)·106 pm3 . The structure is a three-dimensional network built from the well-known AsO4 tetrahedra for As5+ and AsO3 E tetrahedra for As3+ . But it contains also a new coordination polyhedron for the As5+ -cation, namely AsO5 square pyramids. The AsO5 square pyramids are connected together by common corners and form infinite zigzag-chains along the c-axis. These chains are interconnected by the AsO4 and AsO3 E units. The structure of H6 As14 O31 also contains apparently empty channels, which run parallel to the c-axis through the structure. Because of the high quality of the synchrotron powder diffraction it was possible to locate the H-atoms within the channels. There the H-atoms form octahedra construct, which fill out the channels. Palladium(II)metaarsenat PdAs2 O6 The compouund PdAs2 O6 was synthesized through the solid state reaction of PdO and As2 O5 under vacuum at 700 °CṪhe compound crystallizes in the space group P-31m (no. 162) with a = 481,96(1) pm, c = 466,46(1) pm and V = 93,84(1)·106 pm3 . The PdAs2 O6 is a member of the lead(ii)antimonate PbSb2 O6 structure-type. The structure consists of edge-sharing AsO6 octahedra, which built up honeycomb-layers. One third of the resulting octahedral voids between the honeycomb-layers is occupied with Pd2+ -cations. These occupied octahedral voids are above or beneath the void in the honeycomb-layers. In octahedral coordination, the Pd2+ -cation exhibits t2g 6 eg 2 as the electronic configuration. Therewith is in good agreement, that PdAs2 O6 (in high temperatures) shows paramagnetic behavior and it exhibits at a temperature of T ≈ 150 K magnetic ordering. Such a behavior at similar ordering temperatures was previously known only for the Pd(II)fluorides. For the determination of the magnetic structure, neutron diffraction measurements were 114 5 Abstract carried out. The magnetic structure (P-1 (no. 2), a,b = 482,13(1) pm, c = 931,97(0) pm and V = 187,61(0)·106 pm3 ) possesses two crystallographically independent Pd positions at (0,0,0) and (0,0, 1/2). All magnetic moments are aligned inside one layer respectively in direction [100] or [-100]. This results in a simple antiferromagnetic arrangement of the magnetic moments for the Pd2+ -cations. LITERATURVERZEICHNIS 115 Literaturverzeichnis [1] A. Neuhaus, Chimia 1964, 19, 93–103. [2] Solid State Chem. Proceed of the fifth Materials Research Symposium, Vol. 364. NBS Sec. Publ., 1972. [3] J. Galy G. Meunier S. Anderson, A. 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II, Bd. 2, Springer, Berlin 1966. 124 LITERATURVERZEICHNIS 125 A Anhang A.1 Tabelle der Quadrate beobachteter (Fo2 ) und berechneter (Fc2 ) Strukturfaktoren für β -SeO2 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 1 0 0 0 1 1 1 0 2 1 0 2 0 0 2 2 1 1 1 0 2 0 1 1 0 3 2 0 2 1 2 1 3 3 3 2 2 0 0 3 0 2 1 0 1 2 0 1 1 3 3 1 3 2 0 3 4 2 3 0 2 0 2 1 4 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 2 1 1 2 1 0 2 1 2 2 1 0 2 0 1 0 2 2 1 1 2 2 1 1 0 2 0 3 3 1 2 1 3 1 3 2 3 2 1 2 1 3 2 3 3 2 0 3 0 0 2 2 1 3 1 0 0 0 1 2 0 1 2 2 0 2 0 0 3 1 1 2 0 3 1 2 2 4 2 4 4 0 0 3 3 4 1 3 0 1 2 2 4 0 1 2 4 4 0 5 1 3 2 4 5 0 3 2 1 0 3 2 0 1 4 6 4 5 5 3 0 6 17,486 19,860 23,134 23,624 26,572 29,139 29,536 31,043 35,379 35,841 40,333 40,892 41,225 42,152 42,692 42,978 44,261 45,090 45,954 47,267 47,761 48,316 50,769 51,765 52,726 54,221 54,707 54,974 55,418 55,979 56,163 58,142 58,314 59,713 59,937 60,393 61,283 62,268 63,615 63,797 64,694 65,096 65,216 65,337 66,530 67,082 67,565 67,584 68,213 69,690 70,310 70,397 70,963 73,691 73,919 74,728 74,827 74,936 75,532 75,730 75,940 76,165 76,540 76,651 78,325 78,442 5,0722 4,4704 3,8441 3,7655 3,3537 3,0637 3,0234 2,8799 2,5361 2,5044 2,2352 2,2059 2,1888 2,1428 2,1169 2,1035 2,0454 2,0097 1,9739 1,9221 1,9033 1,8827 1,7973 1,7651 1,7351 1,6907 1,6769 1,6693 1,6570 1,6417 1,6368 1,5857 1,5814 1,5477 1,5424 1,5318 1,5117 1,4901 1,4618 1,4580 1,4400 1,4320 1,4297 1,4273 1,4046 1,3944 1,3856 1,3852 1,3740 1,3484 1,3380 1,3366 1,3273 1,2848 1,2814 1,2695 1,2681 1,2665 1,2580 1,2552 1,2522 1,2491 1,2439 1,2423 1,2199 1,2184 -0,002 2553,092 2278,838 9795,122 2688,909 5797,605 7480,519 2710,299 10224,873 1779,903 4496,827 206,714 2226,518 551,799 2629,309 4475,648 1594,103 1178,510 3027,244 1585,311 448,369 235,309 2436,899 8953,494 2061,443 148,251 2092,786 1033,925 4833,269 719,836 2629,293 1771,156 1465,404 3941,371 3840,631 1625,000 653,437 1644,617 5298,416 1150,543 1287,535 813,397 1106,726 4503,479 733,930 2482,643 1347,636 1623,804 1112,392 1171,750 811,808 850,248 1999,146 215,044 1099,991 1633,438 10087,380 4775,588 6581,782 4434,262 1553,913 1387,421 3510,511 4448,468 882,278 2889,269 0,269 2422,242 2186,826 8939,681 2631,909 6133,916 7082,259 2528,245 11136,906 1820,328 4138,758 277,489 2541,850 569,523 2458,624 4360,396 1613,356 1170,406 2973,235 1546,833 483,216 102,847 2535,277 9617,821 1910,871 0,246 1958,140 1061,197 5016,184 797,836 2668,444 1894,300 1285,481 3710,131 3732,444 1681,848 573,090 1171,905 4820,836 1005,802 1320,518 739,247 1007,621 4316,068 615,609 2543,668 1336,499 1607,615 974,153 1143,721 707,803 795,648 1861,302 87,910 825,533 1585,807 9068,981 4464,391 6075,987 4047,409 1491,156 1313,363 3614,439 4339,964 759,763 2716,014 FWHM 0,150 0,135 0,131 0,131 0,122 0,122 0,122 0,118 0,118 0,118 0,118 0,118 0,118 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,126 0,126 0,126 0,131 0,131 0,131 0,131 0,131 0,131 0,131 0,131 0,131 0,131 0,131 0,131 0,131 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 i100 0,00 20,07 28,21 58,93 27,18 100,00 64,76 22,14 34,09 23,68 13,06 0,98 11,55 2,68 28,78 23,52 7,87 11,68 29,62 7,28 3,90 0,58 21,05 37,63 8,72 0,32 8,32 3,91 37,54 5,43 20,40 13,00 5,50 28,17 13,81 11,49 2,52 2,94 18,04 7,85 4,18 5,35 3,70 14,90 4,75 16,31 4,43 10,41 7,20 3,57 5,05 5,31 12,45 0,63 3,37 9,76 15,36 28,64 19,56 6,68 9,16 4,08 20,55 26,28 2,59 8,41 126 A h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 2 1 3 0 4 4 3 1 0 4 2 1 2 2 3 0 3 0 4 4 3 0 1 4 2 3 1 3 0 1 2 0 4 4 1 0 1 1 4 2 3 0 2 5 4 3 2 3 1 5 2 3 5 5 2 0 2 4 3 0 0 4 5 1 4 4 2 1 1 0 4 3 1 3 5 0 5 3 2 1 1 1 0 2 1 3 1 3 3 0 2 3 4 3 4 2 1 2 2 4 2 1 1 4 3 4 2 3 3 2 0 4 1 3 1 1 4 3 4 4 0 2 0 2 2 4 1 4 1 1 0 3 2 1 3 3 4 3 3 1 2 2 1 4 4 3 0 3 4 0 4 2 1 1 2 5 4 6 1 2 3 6 4 2 3 4 6 5 0 0 1 1 0 3 4 6 0 1 6 5 1 2 2 6 4 5 2 4 2 7 5 7 4 0 3 3 1 0 3 6 6 5 3 0 2 6 1 2 5 7 7 0 4 4 6 1 2 7 4 5 3 4 6 8 2 0 8 1 0 8 3 78,632 78,872 79,021 79,216 79,547 79,744 80,864 81,895 82,500 83,185 84,693 85,158 86,446 86,869 87,124 87,155 88,323 88,354 88,613 89,195 89,295 89,487 89,799 89,812 89,851 89,877 90,997 91,920 91,952 92,130 93,094 93,313 93,410 94,189 94,599 94,870 95,964 97,529 97,609 97,750 97,939 97,971 98,962 98,823 99,445 99,708 100,110 100,137 100,649 102,284 102,624 103,180 103,514 103,714 104,021 105,250 105,628 105,824 106,534 106,566 106,734 107,074 107,245 108,008 108,092 108,706 108,854 109,344 109,515 109,838 110,877 111,436 112,673 112,730 113,010 113,499 113,644 1,2159 1,2128 1,2109 1,2084 1,2042 1,2017 1,1879 1,1755 1,1684 1,1605 1,1437 1,1386 1,1249 1,1205 1,1179 1,1176 1,1058 1,1055 1,1029 1,0972 1,0963 1,0944 1,0914 1,0913 1,0909 1,0907 1,0801 1,0717 1,0714 1,0698 1,0612 1,0593 1,0585 1,0518 1,0483 1,0460 1,0369 1,0244 1,0238 1,0227 1,0212 1,0210 1,0134 1,0144 1,0098 1,0078 1,0048 1,0046 1,0009 0,9893 0,9869 0,9831 0,9809 0,9795 0,9775 0,9694 0,9670 0,9657 0,9612 0,9610 0,9600 0,9579 0,9568 0,9522 0,9517 0,9480 0,9471 0,9442 0,9432 0,9414 0,9354 0,9323 0,9256 0,9253 0,9238 0,9212 0,9204 208,535 1003,745 573,347 1110,707 790,595 3265,877 1188,258 521,318 921,231 782,008 551,460 342,278 1522,985 1482,207 604,461 48,535 444,081 54,247 1416,032 1553,461 1060,300 1394,973 3388,302 490,642 706,118 712,413 54,116 514,359 2651,272 769,616 360,505 427,540 868,738 33,171 2100,378 720,946 2285,935 2246,626 799,087 32,780 2795,989 59,873 27,483 2,555 625,770 1790,421 983,977 764,064 6,925 696,386 1343,329 332,022 2025,059 1962,908 450,201 1174,502 161,219 544,843 272,045 3160,981 520,626 2234,075 502,480 641,494 661,573 2135,358 3,043 38,685 287,697 2730,527 690,073 2574,538 35,905 12,347 686,840 383,442 369,961 191,235 991,755 543,532 988,218 704,615 2891,102 1309,967 470,518 1109,602 834,633 574,222 400,147 1649,225 1783,213 644,202 52,521 434,713 52,425 1476,933 1505,323 1079,882 1552,586 3182,519 462,503 666,122 671,106 17,172 523,108 2700,650 756,900 346,424 394,864 771,810 26,426 1969,078 644,761 2344,092 2204,996 768,886 32,414 3005,756 63,875 12,806 1,286 600,951 1922,601 965,673 738,624 3,715 611,653 1314,995 343,281 1797,208 1834,418 447,702 1090,778 139,168 516,060 282,499 3314,576 575,451 2302,680 502,197 651,203 684,651 2080,671 3,105 42,015 274,884 2681,407 593,644 2305,047 26,181 10,452 591,062 403,976 371,239 FWHM 0,149 0,149 0,149 0,149 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 i100 1,12 5,67 3,28 3,28 4,61 9,52 6,73 2,94 2,68 4,49 3,12 1,88 4,18 8,54 1,72 0,08 2,50 0,17 4,11 8,53 6,07 4,03 9,54 2,63 4,10 4,16 0,33 2,98 7,77 4,36 2,05 1,25 5,02 0,11 12,39 2,18 13,44 13,48 4,96 0,11 17,00 0,20 0,19 0,00 3,74 5,50 6,12 4,66 0,05 2,27 8,43 2,08 13,10 6,44 2,95 3,99 1,02 1,88 1,81 10,66 1,81 15,30 3,48 4,37 4,50 15,11 0,03 0,32 2,02 4,85 5,27 9,42 0,16 0,10 2,60 1,47 2,86 Anhang A Anhang 127 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 3 5 1 2 3 4 2 2 3 0 5 0 5 4 4 3 0 1 2 1 5 4 1 3 0 0 0 5 2 1 4 1 1 2 2 1 2 4 3 4 3 3 4 2 5 0 0 2 1 5 4 0 5 1 1 5 4 3 5 2 2 1 3 3 5 2 6 1 8 7 2 3 4 6 5 5 2 0 4 6 5 7 1 5 8 0 4 6 1 3 7 2 8 3 8 7 4 2 8 113,962 114,319 116,414 116,584 116,689 117,450 118,008 118,191 118,221 118,256 118,331 118,996 119,218 119,438 119,923 119,999 120,376 121,301 121,590 122,064 123,196 123,425 123,490 123,624 124,049 124,641 125,229 125,392 125,676 127,302 127,402 127,919 128,533 0,9187 0,9169 0,9063 0,9055 0,9050 0,9013 0,8987 0,8978 0,8977 0,8975 0,8972 0,8941 0,8931 0,8921 0,8899 0,8895 0,8878 0,8838 0,8825 0,8805 0,8758 0,8748 0,8745 0,8740 0,8723 0,8699 0,8676 0,8669 0,8658 0,8596 0,8593 0,8574 0,8551 565,741 889,124 383,180 966,548 1462,051 374,473 2123,818 356,759 1643,637 36,993 750,010 337,513 3206,281 1940,170 706,809 1681,500 1434,436 2,421 2310,465 568,214 328,867 489,410 261,622 2,602 1681,521 332,385 474,914 692,932 407,514 423,996 500,297 399,630 767,601 560,327 857,903 362,519 956,409 1416,269 404,175 2165,926 370,077 1705,293 38,617 786,284 366,715 3113,911 1943,380 677,571 1619,204 1419,988 2,050 2423,825 472,191 299,879 488,080 266,162 2,688 1684,351 322,455 465,540 654,194 405,081 443,246 538,179 410,363 774,544 FWHM 0,234 0,234 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,284 0,284 0,284 0,284 0,297 0,297 0,297 0,297 i100 4,31 7,06 3,14 8,09 12,08 3,15 17,60 3,09 13,88 0,17 6,45 0,71 14,15 8,72 6,31 14,96 6,41 0,02 10,53 2,75 3,17 4,86 2,50 0,03 8,25 1,64 2,37 7,09 4,27 4,66 5,58 4,37 8,61 A.2 Tabelle der Quadrate beobachteter (Fo2 ) und berechneter (Fc2 ) Strukturfaktoren für γ-SeO2 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 2 1 0 0 2 0 1 1 0 2 2 0 0 2 2 1 0 1 2 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 2 0 1 2 1 1 1 2 1 0 2 2 2 1 2 0 0 1 2 2 4 0 3 1 2 4 4 3 0 4 6 5 2 0 6 5 1 0 1 6 2 2 4 0 3 1 3 11,821 17,479 19,792 20,670 21,151 23,113 23,764 26,521 26,716 27,193 29,122 29,651 31,112 32,103 35,376 35,903 35,977 36,053 37,423 40,202 40,262 40,330 40,670 40,859 41,321 41,392 42,048 42,682 43,063 44,141 44,267 44,575 44,876 7,4836 5,0710 4,4832 4,2946 4,1980 3,8459 3,7418 3,3588 3,3346 3,2773 3,0643 3,0109 2,8727 2,7862 2,5355 2,4995 2,4945 2,4895 2,4014 2,2416 2,2384 2,2347 2,2169 2,2070 2,1834 2,1798 2,1473 2,1169 2,0990 2,0502 2,0447 2,0312 2,0183 19,327 196,298 339,128 3373,925 25,338 8814,623 36317,730 567,332 6892,122 6152,829 24195,902 26563,283 807,073 4069,071 43012,720 170,419 156,048 3892,805 -0,324 14586,270 48,408 3400,345 1535,579 17,415 386,409 8328,931 140,182 8975,193 16433,916 5807,803 2009,900 5840,650 1361,404 11,761 0,003 292,951 3463,544 13,897 8540,261 36240,010 311,365 6293,443 5866,387 23949,736 26464,498 330,399 4077,592 41919,350 167,337 155,091 3965,842 23,202 13287,628 45,587 3277,540 1573,541 17,405 381,134 8563,802 158,155 8651,355 15812,091 5621,544 2033,146 5862,893 1340,787 FWHM 0,266 0,206 0,195 0,195 0,195 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 0,184 i100 0,12 0,58 0,76 13,74 0,10 29,04 56,58 1,47 17,23 29,57 100,00 53,75 1,56 14,24 30,81 0,47 0,11 5,49 0,00 8,40 0,06 7,66 1,60 0,02 0,76 8,41 0,12 18,66 16,25 5,36 1,77 10,95 2,39 128 A h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 1 1 0 0 2 1 0 1 1 0 2 2 1 0 1 3 2 2 0 2 3 2 1 2 1 3 3 0 3 0 3 2 2 3 2 0 0 1 0 1 0 2 3 0 1 1 0 2 1 0 1 3 3 2 0 1 1 1 3 3 1 0 3 0 3 2 2 3 0 1 1 2 2 2 0 3 3 1 2 1 2 1 2 0 1 2 2 0 1 0 1 2 0 2 2 2 1 0 2 1 2 2 1 1 1 1 2 0 1 2 1 0 0 3 1 3 2 3 2 1 2 0 3 3 1 3 1 3 0 1 2 3 2 3 1 2 2 3 3 1 2 2 1 2 2 1 3 2 0 3 3 3 1 2 6 2 7 4 4 3 8 7 4 5 6 5 8 8 5 0 0 1 6 6 2 2 8 3 6 0 1 9 2 7 4 7 4 3 8 10 0 9 1 7 2 5 4 8 10 0 3 8 1 10 2 6 5 6 4 8 3 10 0 1 4 5 6 9 2 9 7 3 11 5 9 10 0 1 6 7 4 45,247 45,858 47,052 47,233 47,813 47,937 48,630 50,566 50,738 50,851 51,344 51,400 52,065 52,996 54,184 54,224 54,607 54,979 55,036 55,556 55,707 56,083 56,240 57,893 58,203 58,293 58,649 59,215 59,710 59,722 60,010 60,216 60,369 61,452 61,555 61,952 62,060 62,247 62,403 62,739 63,426 63,465 63,844 64,866 64,909 65,014 65,110 65,337 65,348 65,722 66,346 66,802 66,850 67,141 67,431 67,754 67,993 68,592 69,608 69,932 70,267 70,360 70,436 70,447 70,898 70,900 71,361 72,497 72,547 73,144 73,230 73,404 73,504 73,820 73,869 74,574 74,711 2,0026 1,9773 1,9299 1,9229 1,9010 1,8963 1,8709 1,8037 1,7980 1,7943 1,7782 1,7764 1,7553 1,7266 1,6915 1,6903 1,6794 1,6689 1,6673 1,6529 1,6488 1,6386 1,6344 1,5916 1,5839 1,5817 1,5729 1,5592 1,5475 1,5472 1,5405 1,5357 1,5322 1,5077 1,5054 1,4967 1,4944 1,4904 1,4870 1,4798 1,4655 1,4646 1,4569 1,4363 1,4355 1,4334 1,4315 1,4271 1,4269 1,4197 1,4078 1,3993 1,3985 1,3931 1,3878 1,3820 1,3777 1,3671 1,3496 1,3442 1,3386 1,3370 1,3358 1,3356 1,3282 1,3282 1,3207 1,3028 1,3020 1,2929 1,2916 1,2889 1,2874 1,2827 1,2820 1,2716 1,2696 4453,209 999,386 3569,604 4809,283 30,707 2454,776 1074,433 1815,738 8521,203 719,960 9,636 970,242 33163,582 285,657 5876,865 5,369 5704,630 4597,377 200,594 17125,252 0,366 1281,106 92,771 5443,575 558,899 155,595 2827,001 3256,486 13199,069 2330,522 13402,674 1620,130 5275,873 1964,527 2161,074 275,948 764,034 668,740 1316,235 2277,605 14403,552 2873,329 71,429 4306,934 17,108 792,735 5111,847 190,113 1812,648 13039,127 1788,173 10,456 1814,632 758,862 1079,443 4437,064 349,985 2183,892 3840,365 3175,761 428,798 383,762 2704,532 1848,917 501,096 1472,002 3303,341 1309,019 1587,878 3011,313 2228,696 41,947 3,877 1165,233 2348,295 999,780 4809,206 4636,357 955,844 3964,586 4825,823 30,489 2409,353 517,532 1618,451 8178,810 700,264 9,296 911,286 32784,270 189,287 5741,511 5,275 5395,162 4536,524 200,306 17004,111 0,363 1229,632 79,780 5340,090 559,389 158,174 2701,180 3771,864 12641,415 2231,312 12879,815 1653,348 5502,701 1944,587 2274,691 313,560 827,237 686,899 1349,179 2338,354 14792,105 2980,440 64,549 4534,603 17,936 831,435 5382,231 195,026 1853,310 14611,605 1775,931 10,409 1798,100 715,700 902,597 4478,580 357,276 2392,494 3525,892 3098,613 430,170 380,877 2649,074 1807,449 527,568 1548,096 3375,893 1284,168 1582,326 2986,931 2243,990 39,143 3,645 1122,112 2281,694 989,547 4618,255 FWHM 0,184 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,194 0,194 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,205 0,205 0,205 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 i100 8,02 1,79 3,01 3,91 0,05 4,03 0,46 2,69 12,58 0,49 0,01 1,36 23,27 0,20 7,67 0,00 3,67 5,91 0,12 21,39 0,00 1,61 0,11 6,37 0,64 0,09 3,25 1,86 14,47 1,27 7,38 1,72 5,70 2,10 1,25 0,08 0,21 0,67 0,67 2,31 7,23 2,95 0,07 2,04 0,01 0,39 2,51 0,19 1,73 6,14 1,65 0,01 1,68 0,72 0,51 4,03 0,32 1,95 1,64 2,78 0,37 0,17 2,33 0,77 0,43 1,25 2,85 1,09 0,67 2,48 1,80 0,02 0,00 0,96 0,96 0,80 3,87 Anhang A Anhang 129 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 2 4 1 3 4 2 0 2 0 1 2 3 0 4 2 4 1 1 3 4 0 4 1 3 4 2 2 1 0 0 4 2 3 2 3 1 1 4 4 0 3 3 2 0 2 3 0 0 0 3 4 2 4 4 3 1 0 3 4 1 0 1 3 2 1 1 4 0 3 0 1 1 2 4 4 0 2 3 0 1 0 0 2 0 3 2 3 1 2 3 1 3 1 0 2 1 1 1 0 3 2 1 3 2 1 3 2 1 1 1 3 2 3 2 0 1 4 0 3 0 4 2 3 1 3 4 3 2 3 2 1 2 4 4 3 2 4 2 1 1 1 3 4 2 4 3 0 4 2 3 1 2 3 2 2 0 11 8 2 8 12 3 10 6 10 5 7 0 4 1 12 10 8 2 12 4 7 6 3 5 9 12 8 11 4 11 9 6 7 8 11 6 5 0 10 0 12 1 10 1 13 9 2 2 0 7 1 6 8 0 3 3 2 1 12 13 10 12 9 2 3 4 4 14 3 12 8 7 4 10 11 74,766 74,836 75,299 75,784 76,090 76,105 76,283 76,333 76,466 76,603 76,905 77,526 77,938 78,315 78,510 78,624 78,990 79,171 79,249 79,552 79,742 79,815 80,629 80,925 81,091 81,285 81,368 82,419 82,558 82,947 83,236 83,377 84,463 84,649 84,901 85,218 85,605 85,936 85,980 86,833 86,854 86,949 86,989 87,137 87,166 87,253 87,384 87,738 88,048 88,164 88,544 88,602 88,848 89,322 89,461 89,479 89,566 89,682 89,758 89,782 89,946 90,029 90,238 90,373 90,383 90,693 91,276 91,691 91,807 92,197 92,211 92,590 93,157 93,269 93,402 93,508 93,543 1,2688 1,2678 1,2611 1,2542 1,2500 1,2498 1,2473 1,2466 1,2448 1,2429 1,2387 1,2304 1,2249 1,2199 1,2174 1,2159 1,2112 1,2089 1,2079 1,2040 1,2016 1,2007 1,1906 1,1870 1,1850 1,1827 1,1817 1,1693 1,1676 1,1631 1,1598 1,1582 1,1461 1,1440 1,1413 1,1379 1,1337 1,1302 1,1297 1,1208 1,1206 1,1196 1,1192 1,1177 1,1174 1,1165 1,1151 1,1115 1,1084 1,1073 1,1035 1,1029 1,1005 1,0959 1,0946 1,0944 1,0935 1,0924 1,0917 1,0915 1,0899 1,0891 1,0871 1,0859 1,0858 1,0829 1,0775 1,0737 1,0726 1,0691 1,0690 1,0656 1,0606 1,0596 1,0584 1,0575 1,0572 12826,128 31788,156 1583,820 20055,828 2,896 4952,074 12042,009 1875,649 357,388 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105,968 106,377 106,486 106,606 106,917 107,009 107,113 107,286 107,309 108,277 108,425 108,510 108,665 108,702 109,098 109,264 109,901 110,147 110,194 110,766 110,865 110,916 111,104 111,430 111,695 111,952 1,0504 1,0496 1,0495 1,0486 1,0480 1,0461 1,0399 1,0354 1,0352 1,0315 1,0278 1,0251 1,0241 1,0227 1,0223 1,0219 1,0214 1,0208 1,0187 1,0180 1,0156 1,0142 1,0092 1,0061 1,0050 1,0041 1,0039 1,0036 1,0023 1,0022 1,0013 0,9927 0,9919 0,9892 0,9887 0,9871 0,9869 0,9851 0,9836 0,9807 0,9806 0,9794 0,9789 0,9760 0,9742 0,9740 0,9703 0,9698 0,9674 0,9667 0,9650 0,9647 0,9622 0,9615 0,9607 0,9588 0,9582 0,9576 0,9565 0,9564 0,9505 0,9496 0,9491 0,9482 0,9480 0,9456 0,9446 0,9409 0,9395 0,9393 0,9360 0,9355 0,9352 0,9341 0,9323 0,9308 0,9294 4053,370 1233,670 118,723 1742,284 1369,139 25,265 2021,885 361,962 5598,935 972,624 703,569 85,074 2508,261 36,027 322,488 101,867 7320,852 855,707 5798,443 852,855 34,712 7,964 134,900 584,529 3,216 517,589 845,259 6133,137 363,366 52,174 2554,125 2136,611 535,558 102,278 2832,239 1025,775 1447,115 34,321 1282,649 6026,089 1206,564 52,054 5730,792 837,426 12,010 759,402 748,303 460,692 127,345 273,619 259,463 565,231 434,996 6676,639 104,112 6114,285 1087,386 500,747 920,452 29,476 1825,979 2528,386 1989,554 39,125 135,081 6219,758 30,684 148,840 6,558 760,643 281,469 6834,629 108,015 4927,855 948,166 245,284 793,295 4432,207 1348,051 130,667 1883,687 1460,724 26,521 2119,414 370,753 5731,473 982,046 696,553 80,002 2420,685 35,374 318,178 100,643 7246,555 855,450 5898,164 835,012 27,005 5,871 82,600 470,475 2,846 488,497 799,919 5803,293 336,441 48,094 2258,116 2288,827 586,077 104,094 2840,903 953,369 1335,995 31,340 1228,531 5185,616 1034,686 43,382 4801,296 816,178 12,164 771,144 718,367 441,611 121,308 262,539 243,411 531,464 427,096 6497,917 100,583 5702,225 1015,710 467,468 867,211 27,809 1809,277 2508,922 1953,970 37,670 129,677 5818,074 27,211 135,074 5,746 682,676 292,780 6980,428 108,753 4682,515 874,660 243,525 864,169 FWHM 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 i100 2,81 0,44 0,05 1,22 0,94 0,01 0,72 0,24 3,89 0,68 0,50 0,03 0,89 0,03 0,12 0,07 5,24 0,61 4,09 0,61 0,03 0,00 0,10 0,22 0,00 0,37 0,61 2,22 0,26 0,04 1,86 0,79 0,38 0,04 2,04 0,76 1,06 0,01 0,97 4,47 0,90 0,04 2,16 0,62 0,01 0,29 0,57 0,34 0,05 0,11 0,10 0,43 0,30 2,55 0,08 4,74 0,82 0,20 0,70 0,02 1,39 2,01 1,60 0,03 0,10 4,95 0,03 0,12 0,00 0,61 0,24 1,36 0,09 1,97 0,76 0,19 0,32 Anhang A Anhang 131 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 3 3 2 5 5 4 1 5 4 3 3 0 5 1 3 4 4 2 2 3 0 1 2 4 2 1 2 4 9 2 7 0 1 5 16 6 9 3 12 16 2 9 112,077 112,411 112,886 112,948 113,278 113,717 113,722 113,795 113,807 114,063 114,479 114,532 114,273 114,833 0,9287 0,9269 0,9244 0,9240 0,9223 0,9200 0,9199 0,9196 0,9195 0,9182 0,9160 0,9157 0,9171 0,9142 451,773 81,572 835,845 1540,157 1385,444 176,251 127,495 1190,055 833,819 798,401 1486,359 11,236 212,117 55,420 531,692 105,296 801,399 1452,177 1253,495 160,505 115,408 1066,547 748,960 736,270 1486,987 11,219 209,294 54,302 FWHM 0,368 0,375 0,383 0,383 0,383 0,383 0,383 0,383 0,383 0,383 0,383 0,383 0,383 0,383 i100 0,36 0,07 0,68 0,63 1,18 0,16 0,06 1,02 0,69 0,68 1,24 0,01 0,18 0,05 A.3 Tabelle der Quadrate beobachteter (Fo2 ) und berechneter (Fc2 ) Strukturfaktoren für γ-Sb2 O3 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 1 1 2 0 1 2 2 2 0 0 1 1 3 3 0 0 1 1 2 2 3 2 4 2 4 4 3 3 0 1 4 3 3 1 1 2 0 0 1 1 2 4 4 2 5 5 2 4 4 3 2 5 1 0 0 1 1 1 0 1 0 2 2 0 1 0 2 1 2 1 2 0 1 2 0 1 1 0 2 0 2 2 1 2 1 3 0 2 3 1 3 1 3 2 0 0 1 0 3 2 1 2 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 2 0 0 2 0 1 1 2 1 2 0 2 1 1 0 2 0 1 0 2 2 2 1 1 2 0 3 2 1 3 1 3 0 0 2 3 0 1 1 1 2 2 3 1 2,239 2,258 2,44 2,671 2,937 3,079 3,093 3,619 3,801 3,756 3,949 3,992 4,115 4,126 4,209 4,24 4,383 4,412 4,48 4,518 4,533 4,867 4,883 4,893 5,232 5,24 5,247 5,279 5,345 5,483 5,567 5,581 5,604 5,766 5,832 5,877 5,948 6,005 6,072 6,128 6,142 6,162 6,19 6,204 6,388 6,395 6,43 6,449 6,469 6,481 6,483 6,666 6,3442 6,29124 5,82064 5,31848 4,83753 4,61351 4,59303 3,92628 3,73859 3,78328 3,59804 3,55953 3,45284 3,44423 3,37576 3,35178 3,24219 3,22093 3,1721 3,14562 3,13475 2,92018 2,91032 2,90462 2,71632 2,71212 2,70887 2,69233 2,65924 2,59246 2,55307 2,54689 2,53654 2,46499 2,43716 2,41877 2,38988 2,36727 2,34106 2,31979 2,31426 2,30676 2,29651 2,29118 2,22529 2,22298 2,21079 2,20425 2,19753 2,19358 2,19285 2,13284 105,201 250,252 2086,551 9328,842 3996,723 3532,428 191,959 42,721 7220,614 9054,913 10006,825 -21,115 -6,159 -1,529 12731,063 2639,478 9522,178 5694,572 353086,8 378450,4 8424,899 21184,156 353438,5 12679,675 3139,04 19,725 3041,866 2439,875 242181,59 20710,342 11096,931 9758,911 4512,985 2088,122 1103,754 3071,093 1973,126 501,814 7307,753 5338,037 47,183 4678,796 6150,563 253,758 78,037 140,969 2020,771 11413,44 8165,046 12025,404 504,242 11645,349 46,719 93,768 9,535 9477,069 3483,105 3507,366 309,086 56,639 3721,75 7370,432 12110,528 235,028 351,365 153,947 12640,872 1634,515 9659,079 5907,383 350492,25 380988,2 8678,425 21271,479 366782,8 13172,365 2553,157 14,122 2219,854 2413,892 248387,31 17959,471 10596,686 9791,025 4645,5 1920,512 682,087 3123,439 929,157 544,416 6693,558 4147,839 31,111 3746,602 5058,607 184,353 412,192 755,787 2734,4 12570,242 7985,641 12822,496 546,93 13078,326 FWHM 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,011 0,011 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,012 0,014 0,011 0,014 0,014 0,011 0,014 0,014 0,011 0,011 0,014 i100 0,11 0,26 0,93 7,01 4,97 2 0,11 0,04 1,34 1,72 3,48 0 0 0 3,88 0,79 5,35 3,15 94,81 100,01 4,41 9,63 39,99 5,7 0,62 0 0,61 0,47 45,81 7,38 3,83 3,37 1,55 0,34 0,17 0,95 0,3 0,08 2,12 1,52 0,01 0,67 0,86 0,04 0,01 0,02 0,53 2,96 2,1 3,08 0,14 2,84 132 A h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 3 3 0 0 1 1 3 3 5 5 2 4 2 6 5 5 4 4 0 6 6 0 1 4 1 3 4 3 0 6 0 1 2 1 2 0 1 5 2 2 6 6 5 5 3 4 2 4 0 3 6 6 0 1 5 5 1 3 3 7 7 2 3 2 7 4 4 6 5 5 4 3 4 3 6 6 7 3 0 3 2 3 2 3 1 2 0 3 2 2 0 2 1 3 0 4 1 0 0 4 3 0 3 1 2 4 1 1 4 4 1 0 3 3 2 4 1 2 0 3 0 4 3 3 2 4 0 2 1 2 4 3 1 2 4 1 1 0 4 3 2 1 4 0 2 3 2 4 4 1 2 3 0 2 0 3 2 3 2 3 1 3 0 2 2 2 3 0 1 2 0 3 0 0 1 4 0 1 4 2 3 3 1 1 4 1 0 4 4 3 3 2 1 4 0 2 0 3 0 2 3 3 2 4 1 2 4 2 1 3 4 1 4 0 1 2 3 4 1 0 4 2 2 3 1 2 4 4 0 3 0 6,723 6,779 6,8 6,831 6,909 6,939 6,987 7,035 7,171 7,194 7,226 7,243 7,255 7,328 7,419 7,436 7,46 7,511 7,517 7,566 7,571 7,607 7,616 7,699 7,704 7,725 7,743 7,753 7,754 7,802 7,836 7,85 7,905 7,931 7,99 8,021 8,114 8,118 8,13 8,209 8,238 8,258 8,313 8,359 8,364 8,375 8,386 8,401 8,426 8,445 8,455 8,47 8,486 8,514 8,528 8,568 8,574 8,578 8,652 8,757 8,762 8,774 8,821 8,832 8,961 8,968 9,044 9,075 9,144 9,167 9,168 9,19 9,238 9,246 9,25 9,291 9,344 2,11473 2,09708 2,09086 2,08133 2,05793 2,04884 2,03491 2,0209 1,98286 1,97634 1,96776 1,96314 1,95981 1,94021 1,91661 1,91219 1,90602 1,89306 1,89164 1,87941 1,87802 1,86929 1,86715 1,84695 1,84565 1,84067 1,83646 1,83415 1,83386 1,82271 1,81474 1,81152 1,79902 1,79308 1,77977 1,77283 1,75262 1,75173 1,7491 1,73249 1,72642 1,72212 1,71078 1,7014 1,70036 1,69807 1,69591 1,69295 1,68788 1,68408 1,68217 1,67917 1,67589 1,67041 1,66769 1,65995 1,65879 1,65803 1,64385 1,62427 1,62337 1,6211 1,61251 1,61046 1,58725 1,58605 1,57281 1,56737 1,55564 1,5517 1,55153 1,5478 1,53989 1,53853 1,53784 1,53101 1,52244 240,278 1149,756 9222,427 13224,309 1566,581 9124,058 7621,78 8017,585 14235,851 727,308 667,901 265815,38 6872,217 53,059 5673,765 5051,21 7945,216 1842,329 187874,89 10105,147 2129,171 267357,59 12636,138 1375,905 2787,355 4364,684 568,733 6008,824 23848,779 411,329 39365,29 39651,31 13199,63 15982,191 573,923 2924,774 7422 7882,193 20650,107 10500,409 217771,28 230176,83 1800,591 837,97 18402,955 11554,061 2979,541 13764,413 8166,544 8,013 10150,742 9283,296 1511,671 18299,002 6240,291 9402,462 6210,776 38291,51 15247,538 1346,066 19,856 109930,66 5252,403 187087,41 18665,607 113414,73 173666,7 947,342 1307,545 10871,155 23317,131 7985,19 19719,77 2199,614 1,7 240,028 3485,089 275,471 1171,601 10433,418 14769,556 1259,657 8472,615 6194,707 5703,192 12128,5 808,03 712,543 262067,72 6492,331 95,814 5954,394 4884,264 5494,244 1460,886 166633,67 11543,804 2471,305 254578,08 10502,685 1615,958 3933,827 5337,719 650,537 6722,521 26739,959 338,484 34023,777 37119,03 13838,895 16256,902 548,227 2836,839 7570,12 7933,262 20196,564 11442,273 208574,23 227773,45 1631,045 850,805 18931,717 11160,046 2857,067 13655,273 8850,067 9,279 10148,202 8361,903 1101,1 16591,908 5303,686 9572,902 6445,004 40182,34 11533,543 1659,157 22,506 117147,84 5339,359 192302,02 18314,709 108439,57 176037,61 778,921 1643,87 10934,625 23460,721 12125,966 22036,707 2247,044 1,699 226,657 3958,29 FWHM 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,017 0,014 0,014 0,014 0,014 0,011 0,017 0,017 0,011 0,011 0,014 0,011 0,014 0,014 0,014 0,011 0,017 0,011 0,014 0,011 0,014 0,011 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,017 0,017 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,017 0,017 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,014 0,017 0,017 0,014 0,014 0,014 0,017 0,014 0,014 0,017 0,017 0,017 0,014 0,014 0,014 0,014 0,017 0,017 0,017 i100 0,03 0,14 1,08 1,53 0,35 2,04 1,68 1,74 1,48 0,08 0,14 54,41 1,4 0 1,11 0,98 0,76 0,17 8,9 0,95 0,2 12,39 1,17 0,26 0,25 0,79 0,1 1,08 2,14 0,07 3,43 6,91 1,13 2,73 0,05 0,24 1,22 1,28 3,35 1,67 17,21 18,12 0,14 0,06 1,41 1,77 0,45 2,09 0,62 0 1,53 1,39 0,11 2,7 0,92 1,37 0,91 5,58 2,18 0,09 0 15,34 0,72 25,71 2,49 7,55 11,4 0,12 0,17 1,39 2,97 1,02 2,49 0,28 0 0,01 0,21 Anhang A Anhang 133 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 7 4 0 6 0 1 6 1 7 7 1 1 0 1 5 0 8 2 4 2 5 1 2 4 2 5 8 8 2 5 2 6 7 6 8 5 3 3 0 3 3 7 1 1 7 3 7 8 5 8 2 5 6 2 6 8 8 4 4 4 6 4 0 6 4 1 3 6 7 4 3 7 2 0 0 1 8 0 3 4 3 3 5 1 4 2 1 3 0 5 5 4 1 0 5 4 4 0 1 3 2 0 4 1 0 5 1 1 3 2 2 1 3 5 4 5 3 0 0 5 2 3 1 1 2 4 0 5 2 4 2 0 2 1 5 4 3 4 0 4 1 5 4 5 3 3 1 2 2 4 5 3 5 2 2 3 3 1 4 0 3 3 1 2 4 5 1 1 0 5 0 0 2 3 4 5 4 4 5 1 0 1 1 4 5 2 2 3 1 3 0 3 2 4 5 3 2 5 1 5 3 0 2 2 2 4 0 5 4 1 2 0 3 4 1 5 4 4 1 4 2 3 2 5 5 3 4 3 5 3 2 9,362 9,396 9,441 9,444 9,472 9,479 9,48 9,52 9,536 9,549 9,551 9,591 9,591 9,669 9,69 9,697 9,777 9,714 9,744 9,753 9,76 9,774 9,783 9,796 9,823 9,876 9,956 9,961 9,899 9,94 10,001 10,004 10,091 10,025 10,137 10,087 10,092 10,13 10,143 10,159 10,197 10,286 10,217 10,304 10,424 10,369 10,457 10,477 10,413 10,493 10,434 10,462 10,506 10,52 10,571 10,649 10,661 10,598 10,635 10,663 10,677 10,699 10,703 10,737 10,769 10,772 10,787 10,874 10,934 10,863 10,87 10,954 10,979 11,002 11,064 11,07 11,149 1,51949 1,51404 1,5068 1,50631 1,5018 1,50068 1,5006 1,49434 1,49183 1,48975 1,48945 1,48325 1,48324 1,47134 1,46815 1,46706 1,45516 1,46462 1,46009 1,45872 1,45763 1,45555 1,45417 1,45231 1,4484 1,44064 1,42897 1,42836 1,4373 1,43131 1,42257 1,42222 1,41001 1,41921 1,40357 1,41048 1,40989 1,40462 1,40275 1,40057 1,3954 1,38336 1,39267 1,38091 1,36506 1,37226 1,36081 1,35816 1,36655 1,35606 1,36371 1,36017 1,35444 1,35266 1,34616 1,3363 1,33479 1,34264 1,33809 1,33458 1,33275 1,33011 1,32962 1,32535 1,32151 1,32103 1,3192 1,30876 1,30154 1,31003 1,30919 1,29923 1,29623 1,29354 1,28633 1,28563 1,27654 47,192 2894,61 7797,593 6885,575 2017,175 3679,894 4538,418 33738,918 7477,605 3380,084 4455,661 4967,122 2145,465 3362,701 2558,766 6359,038 209261,25 140,397 8454,094 24267,473 7640,256 5930,995 31550,895 442,896 19,192 32019,906 5960,945 285,094 14332,16 10236,659 4773,511 7386,019 12341,368 2434,177 1444,796 32008,473 3931,023 27266,826 69,5 6162,29 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0,11 0,07 0,05 0,07 0,12 0,05 0,24 0,01 0,13 0,03 0,33 0,08 0,01 0,03 0,38 0,12 0,43 0,44 0,02 0,04 0,03 0,16 0,29 0,04 0,11 0,01 0,11 0,05 0,05 0,01 0,04 0,06 0,03 0,04 0,15 0,11 0,03 0,09 0,5 0,66 0,58 0,2 0,03 0,04 0,08 0,08 0,03 0,14 0,2 0,05 0,19 0,05 0,57 0,15 0,01 0,74 0,12 0,19 0,22 0,6 0,11 0,1 0,09 0,04 0,33 0,08 0,04 142 A h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 3 14 5 1 8 11 10 2 13 5 13 14 4 2 0 11 14 8 5 2 10 1 8 10 9 11 8 5 4 11 14 10 4 14 8 12 9 3 10 5 7 8 2 4 7 3 3 5 10 12 10 8 7 7 10 12 6 5 3 9 7 14 14 15 15 9 6 11 4 13 10 5 8 13 5 6 13 2 2 8 5 8 6 7 8 4 9 2 3 9 9 3 2 0 8 4 5 7 3 7 0 7 5 0 9 7 4 3 5 6 1 4 4 3 8 1 0 6 1 3 2 8 9 5 1 6 5 4 8 3 7 7 3 8 9 3 6 5 3 2 1 0 5 9 6 8 5 2 7 2 4 6 4 3 9 2 4 8 0 2 0 5 2 0 4 0 2 3 9 6 3 1 8 8 1 9 4 7 3 4 8 1 6 5 1 5 7 3 7 4 7 5 7 9 6 8 9 9 3 3 8 9 4 3 6 2 8 5 2 5 4 2 9 5 7 2 3 0 1 6 0 3 5 0 7 6 8 3 7 8 4 17,965 17,979 17,984 17,986 17,993 18,011 18,014 18,018 18,039 18,045 18,067 18,069 18,075 18,08 18,084 18,087 18,091 18,095 18,099 18,112 18,116 18,126 18,131 18,131 18,132 18,139 18,146 18,147 18,151 18,16 18,171 18,173 18,182 18,19 18,209 18,209 18,227 18,227 18,23 18,238 18,244 18,245 18,251 18,257 18,278 18,288 18,32 18,336 18,348 18,389 18,395 18,397 18,407 18,413 18,417 18,427 18,442 18,448 18,457 18,464 18,47 18,472 18,483 18,487 18,489 18,49 18,502 18,514 18,516 18,52 18,523 18,523 18,537 18,541 18,553 18,554 18,557 0,79428 0,79363 0,79342 0,79336 0,79302 0,79226 0,79212 0,79192 0,79105 0,79075 0,7898 0,78971 0,78949 0,78927 0,78909 0,78893 0,78878 0,7886 0,78844 0,78789 0,78771 0,78728 0,78706 0,78705 0,787 0,78672 0,7864 0,78637 0,7862 0,7858 0,78534 0,78526 0,78488 0,78453 0,7837 0,78369 0,78294 0,78292 0,78283 0,78247 0,78224 0,78219 0,78194 0,78165 0,78077 0,78035 0,77902 0,77832 0,77782 0,7761 0,77585 0,77576 0,77533 0,77508 0,77491 0,77453 0,7739 0,77364 0,77326 0,77298 0,77274 0,77266 0,77218 0,77204 0,77194 0,77191 0,77142 0,77091 0,77081 0,77067 0,77055 0,77054 0,76995 0,7698 0,7693 0,76927 0,76913 9336,551 524,209 3069,678 2404,417 3614,761 3953,596 14311,346 2286,853 4153,704 9046,519 1942,553 9,67 1464,075 168,602 3,63 1539,344 104,248 369,384 288,166 1064,64 318,819 7720,277 2546,171 2153,255 11386,78 4995,194 15652,432 2066,071 3243,399 4282,601 4447,825 3505,979 5897,937 2233,442 438,653 19428,777 12231,824 15146,998 2513,951 14488,361 377,887 13770,208 631,753 250,153 22279,285 4014,883 2532,952 2488,909 11989,278 1910,844 23434,486 2500,379 6927,235 9893,342 3021,952 299,136 3341,143 2050,894 8840,914 7060,652 15318,938 8561,637 990,809 3106,997 185,254 3755,311 1788,195 10072,52 4135,434 368,767 152,709 1908,906 327,518 4008,42 9876,713 47,79 4088,935 9358,786 526,098 3081,248 2409,402 3562,322 3824,214 13820,165 2204,14 4163,396 9249,059 1980,844 9,808 1472,037 164,795 3,455 1443,303 96,502 330,998 255,039 961,135 294,671 7513,477 2521,936 2133,916 11320,818 5033,872 15960,445 2110,522 3297,792 4307,224 4468,168 3528,49 5991,152 2240,49 430,356 19096,215 12161,106 15076,912 2507,727 14567,042 377,84 13760,02 629,25 247,863 22636,102 4117,875 2519,912 2483,419 12179,87 1880,842 23017,688 2453,378 6788,437 9679,845 2950,19 292,36 3346,757 2080,11 9023,373 7198,047 15628,221 8693,845 993,377 3099,167 184,11 3724,946 1741,706 9959,331 4097,027 366,098 151,85 1898,178 329,366 4019,57 9847,896 47,596 4045,86 FWHM 0,023 0,032 0,023 0,023 0,023 0,027 0,027 0,023 0,032 0,023 0,032 0,032 0,023 0,023 0,023 0,027 0,032 0,023 0,023 0,023 0,027 0,023 0,027 0,027 0,027 0,027 0,023 0,023 0,023 0,027 0,032 0,027 0,023 0,032 0,027 0,032 0,027 0,023 0,027 0,023 0,027 0,023 0,023 0,023 0,027 0,023 0,023 0,023 0,027 0,032 0,027 0,027 0,027 0,027 0,027 0,032 0,027 0,023 0,023 0,027 0,027 0,032 0,032 0,032 0,032 0,027 0,023 0,027 0,023 0,032 0,027 0,027 0,027 0,032 0,027 0,027 0,032 i100 0,3 0,02 0,1 0,08 0,06 0,13 0,23 0,07 0,13 0,14 0,06 0 0,05 0,01 0 0,05 0 0,01 0,01 0,03 0,01 0,25 0,08 0,03 0,36 0,16 0,25 0,07 0,1 0,14 0,14 0,11 0,19 0,07 0,01 0,61 0,39 0,48 0,08 0,23 0,01 0,43 0,02 0,01 0,7 0,13 0,08 0,08 0,37 0,06 0,72 0,08 0,21 0,31 0,09 0,01 0,1 0,06 0,27 0,22 0,47 0,26 0,03 0,05 0 0,11 0,03 0,31 0,13 0,01 0 0,06 0,01 0,12 0,3 0 0,12 Anhang A Anhang 143 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 12 4 11 13 15 6 4 0 13 5 12 1 12 13 6 9 6 9 3 0 1 9 5 9 5 2 0 9 6 1 0 8 0 3 6 5 1 1 8 4 1 9 6 4 1 5 9 0 18,562 18,576 18,577 18,578 18,586 18,601 18,607 18,615 18,619 18,627 18,646 18,656 18,661 18,674 18,69 18,696 0,76892 0,76836 0,76833 0,76827 0,76795 0,76735 0,76709 0,76675 0,7666 0,76626 0,7655 0,76509 0,76489 0,76434 0,76373 0,76348 814,853 3798,854 2654,389 14776,945 18224,045 2650,877 17486,928 651,498 11563,372 591,075 208,638 3831,219 1450,493 10641,108 121,655 4055,023 799,121 3702,759 2598,706 14497,746 18038,145 2699,764 17990,553 664,769 11629,513 577,77 203,597 3797,214 1443,231 10608,559 120,444 4014,785 FWHM 0,027 0,023 0,027 0,032 0,032 0,023 0,023 0,023 0,032 0,023 0,027 0,023 0,027 0,032 0,023 0,027 i100 0,01 0,12 0,08 0,22 0,55 0,08 0,53 0,01 0,35 0,02 0 0,12 0,04 0,32 0 0,06 A.4 Tabelle der Quadrate beobachteter (Fo2 ) und berechneter (Fc2 ) Strukturfaktoren für α-Sb2 O4 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 0 0 1 1 1 0 0 2 1 2 2 0 2 2 1 2 0 1 2 1 0 1 2 2 1 0 1 0 2 2 2 2 1 1 2 3 3 2 2 3 1 2 0 0 3 1 2 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 2 1 1 1 0 2 2 1 2 1 2 1 0 1 0 2 2 1 2 0 2 2 1 2 1 1 1 2 1 2 0 1 3 1 3 2 1 3 2 2 1 0 1 2 3 4 0 3 1 2 0 0 1 4 3 2 0 2 1 5 2 3 4 5 6 3 4 4 0 5 1 4 6 2 0 1 5 3 2 5 6 7 1 3 0 4 7 1 6 15,028 19,924 24,683 25,831 29,022 29,336 30,320 32,888 33,727 33,780 36,338 37,363 37,961 38,750 39,479 40,289 40,482 40,997 41,041 41,738 42,694 43,900 44,643 45,335 45,979 46,191 47,327 48,850 49,333 50,613 51,242 51,244 51,832 53,066 53,104 53,977 54,580 54,919 56,109 56,363 57,245 57,859 58,006 58,009 59,257 60,114 60,146 60,674 60,677 60,851 5,8914 4,4533 3,6042 3,4466 3,0745 3,0423 2,9457 2,7213 2,6556 2,6515 2,4705 2,4050 2,3685 2,3221 2,2808 2,2369 2,2266 2,1998 2,1976 2,1625 2,1162 2,0608 2,0283 1,9989 1,9724 1,9638 1,9193 1,8630 1,8459 1,8021 1,7815 1,7814 1,7626 1,7245 1,7233 1,6975 1,6801 1,6706 1,6379 1,6311 1,6081 1,5925 1,5888 1,5887 1,5582 1,5380 1,5373 1,5251 1,5251 1,5211 1138,963 3686,338 1450,104 16630,793 62542,180 4771,911 82713,070 18811,957 9126,770 20260,037 19468,477 41383,490 83,439 445,688 1872,592 11696,373 11,838 159,783 2680,678 2128,240 3160,176 1333,453 1093,658 13686,064 8279,335 1784,518 3687,993 49383,440 359,610 8878,841 15747,471 17280,906 71,945 31580,010 9707,231 42120,010 8273,027 437,904 15981,738 93,925 2337,378 10266,561 1291,953 5194,612 5898,615 56,439 4705,803 5005,966 3517,895 691,055 1042,972 3767,116 944,856 17265,391 62991,090 4737,009 85584,340 17873,098 9268,994 19946,098 18031,791 44400,260 248,701 826,557 1816,433 11270,072 9,352 156,481 2614,997 1803,625 2088,818 591,691 1011,626 13833,321 8242,537 1605,119 3805,832 49132,250 571,033 8060,665 15767,302 17308,318 135,328 31500,402 9726,745 37632,680 7408,002 449,343 15264,290 96,658 2075,665 9360,235 1172,528 4705,175 5010,055 61,396 5169,040 5725,380 4031,135 895,342 FWHM 0,200 0,194 0,200 0,200 0,205 0,205 0,205 0,211 0,211 0,211 0,211 0,217 0,217 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,284 0,284 0,284 i100 1,52 5,77 1,54 32,59 100,00 3,72 30,68 6,06 11,31 12,49 10,60 10,85 0,04 0,45 1,77 5,42 0,01 0,07 2,39 1,86 1,32 1,06 0,85 5,21 6,17 0,33 2,62 16,76 0,24 2,85 4,97 10,89 0,05 18,95 5,81 12,28 4,74 0,25 8,82 0,05 1,26 2,72 0,34 1,37 3,02 0,01 2,38 2,50 1,77 0,17 144 A h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 2 1 0 0 3 1 3 3 1 2 2 3 2 3 2 2 1 1 4 3 4 2 1 2 4 0 4 2 4 3 2 1 4 3 4 0 0 2 2 4 4 3 1 2 1 1 0 3 4 3 3 2 4 2 4 4 0 0 3 1 1 3 4 0 1 3 2 4 2 1 4 2 1 1 1 4 0 1 3 3 0 1 2 2 2 3 0 2 2 3 1 1 3 1 3 0 2 0 3 2 2 0 3 1 3 1 2 0 3 0 1 1 1 2 1 3 1 0 2 1 2 2 3 4 3 1 1 3 3 2 0 0 2 0 4 3 4 4 2 2 3 4 3 1 1 2 3 2 3 2 4 1 0 4 6 2 3 8 4 6 0 1 3 7 5 2 0 5 7 1 8 4 0 3 1 2 7 6 2 5 0 3 1 4 8 5 3 6 2 9 8 8 4 3 4 5 9 7 8 6 0 0 4 7 1 5 0 9 5 1 10 2 2 0 1 6 2 7 2 3 9 5 8 7 3 6 9 3 10 6 4 61,268 62,349 62,522 63,069 63,170 63,448 64,263 64,806 65,081 65,110 65,111 66,419 67,785 68,012 68,310 68,313 68,804 68,807 68,963 69,065 69,487 69,886 70,373 70,924 71,048 71,056 72,081 72,473 72,595 72,694 72,983 73,466 73,618 73,716 74,128 75,149 75,656 76,033 76,035 76,659 77,161 77,259 77,511 77,543 78,014 79,015 79,672 79,760 80,159 80,254 80,257 80,538 81,153 81,527 81,647 81,648 81,652 81,657 81,745 81,997 82,491 82,732 83,131 83,137 83,971 84,212 84,488 84,607 84,981 85,444 85,591 85,965 86,424 86,428 86,914 87,062 87,563 1,5118 1,4881 1,4844 1,4729 1,4708 1,4650 1,4483 1,4375 1,4321 1,4315 1,4315 1,4065 1,3814 1,3774 1,3721 1,3720 1,3634 1,3634 1,3607 1,3589 1,3517 1,3449 1,3368 1,3278 1,3258 1,3256 1,3093 1,3032 1,3013 1,2997 1,2953 1,2880 1,2857 1,2842 1,2781 1,2633 1,2560 1,2508 1,2507 1,2421 1,2352 1,2339 1,2305 1,2301 1,2239 1,2109 1,2025 1,2014 1,1964 1,1952 1,1952 1,1918 1,1843 1,1798 1,1783 1,1783 1,1783 1,1782 1,1772 1,1742 1,1684 1,1656 1,1610 1,1610 1,1516 1,1489 1,1458 1,1445 1,1404 1,1354 1,1338 1,1299 1,1250 1,1250 1,1200 1,1184 1,1133 161,285 17007,736 1603,196 24327,984 20339,279 203,758 -0,469 1894,798 6757,478 10736,271 8591,953 500,653 290,536 4854,860 518,626 2513,891 348,689 91,295 1396,203 664,711 1201,616 31,221 1463,045 5095,542 27347,150 3872,339 66,283 2523,430 102,796 21,346 4668,733 3349,115 257,670 333,963 306,852 152,305 23454,379 43,475 420,556 88,052 120,998 616,159 2483,155 3739,664 161,442 8833,932 11503,554 7032,852 18,713 2916,342 1709,618 1436,159 98,837 6693,216 1008,896 333,576 155,184 1458,599 101,123 43,907 2849,468 187,303 13072,119 1243,289 148,900 2538,226 133,636 594,174 1871,547 1971,351 668,997 41,403 633,648 1839,566 9732,767 11752,484 10018,577 283,702 19438,072 1719,730 24720,785 21314,068 218,610 0,242 2086,135 6628,688 10457,389 8365,299 338,767 160,024 3661,406 483,039 2343,795 500,813 131,329 2100,561 1037,147 1225,058 22,677 1372,488 4540,584 23813,764 3367,097 45,322 2036,397 82,742 16,949 4206,834 3160,667 235,650 288,545 161,988 98,215 22440,602 46,107 444,868 80,845 143,982 770,719 3085,850 4617,777 153,856 9533,040 10893,064 6623,967 17,969 2812,533 1648,728 1444,667 115,059 7871,709 1142,592 378,194 176,625 1647,779 112,040 48,789 2839,772 183,159 12353,969 1175,106 152,725 2665,413 145,837 612,450 1931,834 2322,555 755,933 44,919 627,158 1819,121 9740,000 11554,666 9610,129 FWHM 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,368 0,383 0,383 0,383 0,383 0,383 0,383 0,383 0,383 0,398 0,398 0,398 0,398 0,398 0,398 0,398 i100 0,08 8,20 0,39 2,90 9,64 0,10 0,00 0,87 3,07 2,44 3,92 0,22 0,06 2,09 0,22 1,08 0,15 0,04 0,15 0,29 0,25 0,01 0,61 2,11 5,65 0,80 0,01 1,02 0,04 0,01 0,94 1,35 0,05 0,13 0,12 0,03 4,59 0,02 0,16 0,04 0,02 0,24 0,96 1,46 0,06 3,38 1,09 1,34 0,01 1,10 0,65 0,54 0,02 1,26 0,19 0,13 0,02 0,27 0,04 0,01 1,06 0,07 4,87 0,23 0,06 0,94 0,05 0,22 0,70 0,74 0,25 0,02 0,23 0,68 3,60 2,18 1,85 Anhang A Anhang 145 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 3 3 1 3 8 4 87,647 87,650 1,1125 1,1124 8795,317 8120,181 8577,236 7923,987 FWHM 0,398 0,398 i100 3,25 3,00 A.5 Tabelle der Quadrate beobachteter (Fo2 ) und berechneter (Fc2 ) Strukturfaktoren für β -Sb2 O4 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 2 1 1 1 3 4 3 2 0 3 0 1 4 2 3 0 2 1 2 5 5 2 6 4 5 4 5 3 6 2 0 4 1 4 3 4 2 7 1 7 1 1 6 5 7 6 1 3 5 3 8 2 6 8 7 4 0 6 3 3 4 6 1 3 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 2 1 0 2 1 2 0 1 2 1 1 2 0 2 1 2 1 1 0 2 2 0 1 2 1 2 2 1 3 1 1 3 2 1 1 2 3 3 1 3 0 2 2 0 1 2 2 0 3 1 2 2 3 3 0 0 -1 1 0 0 -1 -2 2 1 0 -2 -2 0 -2 1 2 2 -1 -1 0 1 0 0 -2 -1 1 2 -2 -2 2 2 -3 1 -3 -2 2 -1 0 0 3 -1 -1 -3 -2 0 1 0 2 -1 0 -3 -2 -2 1 2 3 2 1 3 -3 1 -2 -2 15,179 19,868 24,962 27,513 29,450 30,619 31,065 33,946 34,408 37,104 37,165 38,256 40,146 40,353 40,980 41,133 41,337 41,764 42,437 42,531 42,994 45,680 46,656 48,886 49,084 49,217 50,319 50,442 50,981 51,204 51,536 52,629 54,795 54,936 55,537 55,847 56,781 56,799 57,694 58,505 58,837 59,963 60,086 60,950 60,968 61,093 61,257 62,304 62,730 63,219 63,734 64,681 64,748 64,843 65,805 66,172 66,206 66,830 66,949 67,122 67,531 67,626 67,712 69,577 5,8372 4,4679 3,5661 3,2408 3,0318 2,9186 2,8777 2,6397 2,6053 2,4219 2,4181 2,3515 2,2451 2,2340 2,2012 2,1934 2,1831 2,1617 2,1290 2,1245 2,1027 1,9850 1,9458 1,8620 1,8550 1,8503 1,8123 1,8082 1,7903 1,7830 1,7723 1,7381 1,6743 1,6704 1,6537 1,6453 1,6204 1,6199 1,5969 1,5767 1,5686 1,5418 1,5389 1,5191 1,5187 1,5159 1,5123 1,4893 1,4802 1,4699 1,4593 1,4402 1,4389 1,4370 1,4183 1,4113 1,4107 1,3990 1,3968 1,3936 1,3862 1,3845 1,3829 1,3503 316,597 4170,471 343,023 101929,500 4781,266 87904,450 83709,480 75100,590 -1,428 1254,758 51217,820 2158,972 6964,811 134,677 3261,798 5989,630 65124,910 1433,872 -65,641 101,830 2997,802 5236,458 -5,577 65764,830 866,595 1748,929 58462,310 1861,995 64471,730 69915,010 -2,417 2499,725 67294,910 3875,169 -0,341 1590,888 48908,450 57682,310 5894,983 636,340 -0,495 -6,188 1103,353 43601,670 2462,026 33,994 49812,720 1739,983 396,809 40199,210 36788,340 2052,599 36976,680 46,630 -0,215 20,012 2382,802 56565,810 2677,528 36240,540 3709,529 3335,727 3479,827 7053,384 371,669 3774,055 396,109 101854,270 4941,669 89203,580 87720,950 71142,000 64,173 1347,818 53280,670 1553,671 6180,722 97,114 2561,591 4615,559 63189,900 1554,167 1,623 164,570 1395,380 4454,459 236,666 61007,540 940,045 2320,887 62100,380 1821,236 63794,220 67879,140 151,187 221,998 65697,010 4210,900 13,752 1451,959 52077,890 61503,440 5407,043 746,825 18,256 13,387 2821,639 42837,590 2389,844 30,672 42268,530 2476,481 444,951 40200,770 33750,930 2297,890 40440,980 50,570 4,209 28,254 3071,150 57182,740 2670,172 37603,640 2801,585 2560,433 2390,056 3250,772 FWHM 0,215 0,190 0,164 0,168 0,168 0,168 0,168 0,173 0,173 0,173 0,173 0,173 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,184 0,184 0,184 0,189 0,189 0,189 0,194 0,194 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,200 0,205 0,205 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,211 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,240 0,246 0,246 i100 0,48 7,36 0,40 100,00 3,90 33,56 62,61 25,34 0,00 0,68 13,39 1,13 1,62 0,06 1,46 2,59 15,10 0,66 0,00 0,04 1,18 1,86 0,00 20,22 0,27 0,54 17,55 0,57 9,34 20,39 0,00 0,35 18,25 0,98 0,00 0,39 11,99 13,45 1,33 0,14 0,00 0,00 0,24 9,47 0,51 0,01 10,24 0,35 0,08 7,81 3,55 0,41 7,00 0,00 0,00 0,00 0,46 5,27 0,48 6,94 0,67 0,59 0,62 1,18 146 A h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 2 1 7 5 5 4 2 0 3 9 1 8 6 5 9 9 8 5 3 5 6 8 7 1 6 5 0 2 1 3 2 10 4 0 7 2 10 2 8 7 9 4 9 1 8 7 0 2 8 5 7 8 3 5 4 4 6 2 0 7 4 0 3 1 3 3 0 2 0 1 1 1 2 2 3 1 1 2 3 3 1 0 2 1 1 2 1 4 0 3 3 4 0 2 4 3 2 0 4 2 3 1 2 1 3 0 1 2 4 2 3 3 0 1 3 4 4 2 4 4 3 0 -4 2 -3 -1 0 -4 3 4 -4 -1 -4 -1 -3 -2 -2 0 0 1 2 -4 -4 -2 2 4 2 3 0 4 -3 -3 0 -2 3 1 -1 -4 0 -1 1 0 -3 -4 1 3 2 -4 4 1 -3 -3 -2 -4 4 2 0 -1 -4 -2 2 1 4 69,860 70,129 70,391 70,675 71,007 71,426 71,965 72,515 73,179 73,226 73,719 74,064 74,511 75,583 75,759 75,891 76,139 76,553 76,650 76,775 77,110 77,166 77,887 78,367 79,019 79,022 79,168 79,227 80,181 80,798 81,193 81,316 81,600 81,708 81,858 81,874 82,584 82,584 83,272 83,312 83,339 83,364 83,597 83,597 83,668 84,347 84,406 84,853 85,280 85,433 85,449 86,676 86,945 87,006 87,213 87,463 88,847 88,991 89,250 89,777 89,786 1,3456 1,3410 1,3367 1,3320 1,3266 1,3198 1,3113 1,3027 1,2925 1,2918 1,2843 1,2792 1,2726 1,2572 1,2547 1,2529 1,2494 1,2437 1,2424 1,2406 1,2361 1,2353 1,2257 1,2194 1,2109 1,2109 1,2090 1,2083 1,1963 1,1887 1,1839 1,1824 1,1790 1,1777 1,1760 1,1758 1,1675 1,1675 1,1595 1,1591 1,1588 1,1585 1,1559 1,1559 1,1551 1,1475 1,1468 1,1419 1,1373 1,1357 1,1355 1,1225 1,1197 1,1191 1,1170 1,1144 1,1006 1,0992 1,0967 1,0916 1,0915 442,630 6127,877 34,604 14,809 4995,614 37076,670 1033,909 33518,844 247,638 56,707 1975,530 3578,481 870,129 2788,228 26,346 256,322 34978,266 24363,150 1478,894 147,369 -12,109 -0,365 1396,962 162,886 19942,525 31,058 22231,898 1295,119 17594,016 102,112 747,551 24346,234 164,611 2644,736 15711,254 20,330 752,916 6062,028 137,614 1427,309 21963,969 21452,768 23727,627 3,666 1,657 482,574 18632,402 1894,436 408,422 19439,039 1229,600 24679,645 773,440 2644,149 23514,604 4370,013 249,264 24464,813 146,608 7,837 2650,035 217,287 4054,313 11,096 3,685 4019,204 35064,824 1547,938 33957,430 77,278 22,003 1190,317 1949,363 185,280 3610,556 58,558 385,162 33042,465 26272,342 1624,146 189,127 285,450 0,009 734,895 215,319 20281,348 31,489 18606,406 1014,870 15507,132 167,553 874,329 25900,834 136,315 2396,255 14975,997 19,430 874,847 7039,533 149,738 1477,873 22256,154 21419,254 22720,047 3,379 1,506 655,887 22981,934 3220,164 650,550 22040,432 1370,521 29490,771 739,316 2427,360 17410,939 2618,646 99,143 14033,250 120,202 63,428 18500,039 FWHM 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 Anhang i100 0,04 1,03 0,01 0,00 0,81 3,24 0,18 2,93 0,04 0,01 0,33 0,54 0,14 0,42 0,01 0,04 5,20 3,65 0,23 0,02 0,00 0,00 0,21 0,03 2,98 0,00 1,58 0,10 2,60 0,02 0,10 1,71 0,03 0,37 2,19 0,00 0,05 0,83 0,02 0,20 3,07 3,13 3,30 0,00 0,00 0,07 2,76 0,26 0,06 2,70 0,17 1,73 0,11 0,36 3,11 0,58 0,03 3,24 0,02 0,00 0,24 A.6 Tabelle der Quadrate beobachteter (Fo2 ) und berechneter (Fc2 ) Strukturfaktoren für β -BiF3 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 2 0 1 2 0 24,314 25,287 28,103 35,322 44,479 3,67217 3,53239 3,18333 2,54576 2,03943 22571,078 5818,543 12733,188 2528,712 26239,512 22399,902 5453,822 12908,939 2804,057 23986,951 FWHM i100 0,317 0,252 0,252 0,265 0,246 40,71 29,12 100 11,72 39,26 A Anhang 147 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 1 0 1 2 2 1 2 2 1 1 2 2 2 2 0 3 2 3 1 2 3 2 3 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 3 4 2 0 1 4 2 3 4 5 0 1 4 2 6 0 3 1 6 5 2 4 3 6 45,114 49,707 51,291 51,811 53,4 56,532 57,985 65,163 68,832 69,311 70,569 71,901 74,577 75,841 78,093 81,815 82,266 83,086 83,616 86,108 86,884 91,114 93,19 94,533 2,01212 1,83608 1,78292 1,7662 1,71724 1,62915 1,59167 1,43234 1,36455 1,35628 1,33512 1,31359 1,27288 1,25476 1,22406 1,17746 1,17214 1,16262 1,15658 1,12935 1,12124 1,07982 1,06111 1,04953 15110,86 17512,508 16011,255 4378,384 10442,644 2898,347 2377,809 9534,803 11056,411 8312,146 2731,75 8269,804 2240,546 2271,968 11373,26 12120,178 8084,391 0 2753,833 6509,854 9224,686 1975,116 0 8869,438 15866,014 15249,563 15272,334 3756,187 9843,002 2520,078 2559,831 10672,744 11529,42 8207,656 2839,557 7816,693 2207,565 2214,425 11903,41 11160,688 7938,282 0 2365,484 6635,027 9098,46 1899,211 0 9102,53 FWHM i100 0,271 0,284 0,284 0,258 0,258 0,284 0,271 0,284 0,311 0,297 0,284 0,297 0,311 0,311 0,324 0,311 0,324 0,324 0,338 0,338 0,338 0,368 0,353 0,383 43,01 6,71 34,04 4,6 20,16 4,91 3,7 11,81 12,19 9,08 2,87 16,88 2,11 4,16 1,67 5,05 13,22 0 2,22 4,95 7 2,85 0 6,32 A.7 Tabelle der Quadrate beobachteter (Fo2 ) und berechneter (Fc2 ) Strukturfaktoren für γ-As2 O5 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 1 1 2 0 0 1 1 2 1 1 2 0 1 2 1 2 3 2 1 3 3 2 0 3 0 3 1 2 0 1 3 1 3 2 4 1 2 2 4 0 0 1 1 0 0 2 1 0 1 1 2 1 1 2 2 2 2 1 1 2 3 0 1 2 3 2 0 0 3 3 1 1 1 3 2 0 0 1 3 1 1 4 2 2 0 -1 0 0 1 1 -1 0 0 1 -1 1 -1 0 1 1 0 -1 0 -1 -1 1 1 0 2 1 -1 0 2 -2 1 1 -1 -2 0 2 -1 -2 0 0 2 -2 14,674 20,097 20,266 21,372 21,472 22,255 22,796 22,947 23,691 24,731 28,097 28,489 29,518 29,636 31,064 31,248 32,511 33,855 33,946 34,045 35,77 36,561 37,558 37,666 37,738 38,024 38,369 38,463 39,324 39,496 39,6 39,61 40,566 40,891 41,247 41,889 41,904 42,378 42,723 43,579 43,792 43,95 6,01616 4,40636 4,37005 4,14686 4,1277 3,98449 3,89126 3,86619 3,74654 3,59152 3,16906 3,12643 3,01985 3,00808 2,87315 2,85668 2,74871 2,64271 2,63585 2,62842 2,50561 2,45327 2,39048 2,38386 2,37947 2,36229 2,34182 2,33632 2,2872 2,27765 2,27193 2,27139 2,22004 2,20318 2,18502 2,15299 2,15228 2,12933 2,11293 2,07343 2,06385 2,05682 11197,923 3016,348 13003,505 5967,292 9772,088 20530,648 9185,678 1029,348 1982,725 914,343 2337,081 7049,569 7979,81 5802,896 8271,528 2523,674 2007,027 11735,007 602,815 1004,879 15526,53 97,323 719,385 6638,254 135,689 26399,543 3106,141 10911,556 11487,265 94,712 1386,957 1976,12 577,333 637,259 2110,845 7,379 10,031 7094,934 3181,246 519,021 1157,711 865,554 10728,729 3064,59 12021,672 6227,496 10344,276 20479,363 8834,678 995,151 1771,341 977,473 2272,756 6904,155 8070,631 5906,576 7987,274 2307,996 1499,51 10592,021 555,09 882,405 16566,156 76,291 751,209 6820,83 139,466 28604,953 3217,655 11532,397 12061,985 91,432 1233,926 1774,52 137,195 132,35 1890,564 7,14 9,759 6656,238 2357,765 548,128 1005,045 834,012 FWHM i100 0,199 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,187 0,181 0,186 0,186 0,186 0,186 0,19 0,19 0,19 0,19 0,19 0,19 0,195 0,195 0,195 0,195 0,195 0,195 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,195 0,206 0,206 0,206 0,206 0,206 0,206 0,206 100 7,56 32,2 13,24 43,34 42,83 36,82 4,19 7,56 3,28 6,64 19,22 20,68 14,68 19,98 6,06 4,43 25,19 1,21 1,07 29,48 0,14 1,17 11,71 0,12 23,17 5,32 18,81 18,91 0,12 2,44 2,91 1,04 0,61 1,93 0,01 0,01 10,82 4,71 0,43 1,76 1,22 148 A h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 3 2 4 1 3 2 1 2 2 4 3 3 0 1 2 4 4 1 0 1 3 2 2 3 1 4 2 4 4 2 5 5 3 3 4 5 4 1 3 2 5 3 3 1 4 5 5 4 0 1 0 1 3 0 5 1 2 1 1 2 4 1 2 4 1 4 2 1 0 5 5 3 5 4 3 4 6 2 3 1 4 3 0 2 2 1 2 1 3 4 4 4 2 1 4 3 3 3 2 4 2 3 2 3 0 3 4 1 0 1 4 1 1 3 5 4 3 2 2 3 0 2 0 2 3 5 1 4 4 4 1 1 5 5 5 0 1 0 4 4 4 1 1 5 2 2 3 2 3 1 4 0 3 0 1 1 -1 0 0 2 2 -2 2 0 -2 -1 1 -1 0 -1 1 1 2 -2 1 2 -1 -2 2 1 -2 -2 0 1 0 -1 2 0 -2 -1 -1 0 -1 2 0 2 -2 -3 -2 1 -1 1 1 -3 2 -2 1 3 1 -1 0 1 3 -3 2 2 -2 0 3 2 -1 -3 3 0 1 2 -2 -1 -3 -2 0 44,045 44,19 44,805 44,855 45,139 45,454 46,155 46,607 46,824 46,928 47,568 47,666 47,774 48,445 48,523 48,869 49,078 49,479 50,532 50,673 50,759 50,764 51,422 51,466 52,663 52,893 53,074 53,353 53,366 53,392 53,494 53,571 53,631 54,219 54,574 54,789 55,14 56,378 56,444 56,887 57,1 57,231 57,536 57,732 58,136 58,283 58,342 58,863 58,878 58,893 59,007 59,134 59,211 59,221 59,438 59,46 59,527 60,362 60,461 60,628 60,797 60,936 61,31 61,576 61,591 61,922 62,071 62,297 62,614 62,81 62,823 62,933 63,031 63,202 63,223 63,789 63,811 2,05261 2,04618 2,01957 2,01744 2,00539 1,99224 1,96363 1,94563 1,93714 1,93309 1,90858 1,90489 1,90085 1,8761 1,87327 1,86083 1,8534 1,8393 1,80345 1,79876 1,79594 1,79576 1,77432 1,77293 1,73543 1,72844 1,72297 1,71464 1,71424 1,71345 1,71044 1,70817 1,70641 1,68929 1,67913 1,67306 1,66325 1,62965 1,62789 1,61629 1,61076 1,60739 1,59959 1,59463 1,58453 1,58087 1,57942 1,56668 1,56632 1,56595 1,56321 1,56015 1,55831 1,55807 1,55291 1,55239 1,55079 1,53135 1,52906 1,52526 1,52144 1,51829 1,50992 1,50404 1,50372 1,49647 1,49323 1,48838 1,48161 1,47745 1,47717 1,47485 1,4728 1,46924 1,46879 1,45713 1,45668 4760,746 46,865 124,936 5116,746 2927,828 4313,436 5681,643 2849,309 330,189 3233,177 3950,062 3883,492 401,895 11182,009 2698,522 3747,96 2055,434 3927,323 27,566 84,082 153,439 3709,17 331,672 4337,287 1045,42 6,939 1422,304 3732,42 837,978 4554,097 545,22 1230,291 6200,695 74,939 99,721 5357,052 19,231 3352,937 50,849 4637,732 1517,657 1786,741 3070,526 2329,588 1537,398 1287,378 1599,781 2014,78 5,948 1023,506 816,008 144,478 402,52 940,906 62,117 850,674 430,152 424,785 1517,881 1213,021 11963,055 0,579 6520,825 6870,819 4172,694 160,553 10010,578 1803,337 6644,365 129,386 5603,681 1193,856 2455,725 408,833 9908,565 10086,332 769,189 4812,271 44,381 128,219 5425,361 3381,252 4381,918 4763,317 2701,358 341,24 3340,969 3927,228 3798,804 414,638 11098,288 2761,994 3820,549 2247,264 3712,219 46,385 105,249 181,022 4415,142 320,224 4341,391 1134,623 8,544 1472,752 3557,899 803,475 4413,381 554,136 1305,952 6807,554 55,085 83,873 5372,859 19,946 2071,925 33,406 2991,14 1193,444 1390,443 2279,373 1952,933 1293,434 1255,887 1620,101 1614,093 5,238 813,722 644,14 119,005 334,778 797,041 49,138 675,256 331,401 384,89 1485,231 1128,023 10631,496 0,555 6215,661 7285,051 4442,809 156,999 9849,272 1786,465 6195,908 126,845 5503,146 1182,908 2450,17 425,929 10449,396 10018,533 763,484 FWHM i100 0,206 0,206 0,206 0,206 0,206 0,211 0,211 0,211 0,212 0,212 0,217 0,217 0,217 0,217 0,217 0,217 0,217 0,217 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,222 0,228 0,228 0,228 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,24 0,24 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,246 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,258 0,271 0,271 0,271 0,271 7,05 0,05 0,16 7,16 4,21 3,22 7,82 3,96 0,39 4,28 5,34 5,63 0,54 14,64 3,44 4,86 2,55 5,17 0,04 0,09 0,17 4,54 0,43 5,27 1,26 0,01 1,61 2,23 0,97 5,22 0,6 0,69 7,37 0,09 0,11 6,2 0,01 3,88 0,06 5,13 1,68 1,98 3,41 1,33 1,64 0,7 1,74 2,23 0 1,15 0,88 0,15 0,47 1,01 0,07 0,89 0,45 0,44 0,8 1,21 6,31 0 6,87 7,07 4,15 0,18 10,31 1,81 6,88 0,13 5,76 1,18 2,53 0,4 4,87 10,12 0,37 Anhang A Anhang 149 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 2 2 5 3 2 3 6 1 4 3 6 2 5 3 4 3 0 1 0 6 5 1 6 0 1 2 3 2 4 1 5 3 4 6 1 3 0 2 4 4 1 5 2 5 5 6 3 1 6 4 3 4 6 6 2 6 2 2 5 3 1 3 0 2 5 6 5 4 3 7 2 5 7 7 1 4 3 5 2 3 1 4 5 1 2 2 4 1 1 2 5 4 2 6 3 3 2 3 6 2 5 5 2 5 3 1 3 4 4 3 1 5 0 6 5 4 5 6 4 6 1 3 0 1 6 1 5 3 2 3 2 6 3 3 5 2 2 4 5 4 6 4 2 0 5 6 0 4 1 1 1 4 4 6 1 -3 -1 -3 2 0 0 3 2 -2 -1 3 -2 -1 1 -3 0 -3 3 0 1 0 -1 2 -2 3 1 -3 -3 3 0 2 2 1 2 3 1 -2 -2 0 -1 -1 0 2 -2 -2 3 1 -2 -1 -3 -3 0 1 -1 -1 3 2 2 3 -3 -2 3 1 1 -2 -3 1 0 -1 -3 -3 0 -1 3 2 -1 63,824 63,976 63,984 64,325 64,813 64,566 64,907 64,911 65,233 65,415 65,633 65,874 66,311 66,576 66,649 67,572 67,695 67,749 68,053 68,14 68,253 68,654 68,849 68,917 69,034 69,084 69,105 69,36 69,819 70,258 70,354 70,47 70,568 70,681 70,697 70,859 70,904 71,044 71,28 71,291 71,432 71,465 71,494 71,502 71,607 71,727 71,902 72,254 72,765 72,805 72,826 72,948 73,375 73,794 73,821 74,062 74,291 74,316 74,602 74,995 75,053 74,882 75,344 75,44 75,537 75,845 75,943 76,047 76,128 76,425 76,599 76,96 77,163 77,439 77,465 77,764 78,007 1,45641 1,45331 1,45316 1,44628 1,43657 1,44148 1,43472 1,43464 1,42834 1,42481 1,4206 1,41599 1,40772 1,40277 1,4014 1,38451 1,38229 1,38132 1,3759 1,37435 1,37234 1,36532 1,36193 1,36074 1,35872 1,35786 1,35751 1,35315 1,34537 1,33804 1,33645 1,33453 1,33292 1,33107 1,3308 1,32816 1,32742 1,32516 1,32135 1,32117 1,31891 1,31839 1,31793 1,31779 1,31612 1,31421 1,31145 1,30593 1,29802 1,2974 1,29709 1,29521 1,28873 1,28244 1,28205 1,27847 1,2751 1,27474 1,27055 1,26487 1,26404 1,2665 1,25988 1,25852 1,25715 1,2528 1,25143 1,24998 1,24885 1,24475 1,24234 1,23742 1,23467 1,23096 1,23062 1,22663 1,22342 6,659 18,604 3168,609 76,888 2949,535 7,207 6351,903 1320,646 2713,975 129,592 1422,501 1993,689 723,509 598,329 2984,749 1193,516 6620,053 9015,915 1038,381 90,488 7257,732 7141,123 807,43 612,72 6273,071 340,2 5,912 2061,319 187,947 212,187 32,352 584,604 4150,943 51,998 3924,675 1327,345 61,689 2020,759 621,951 134,435 599,963 2653,212 135,839 98,529 418,245 15324,526 6574,54 1414,062 1227,479 7647,611 1104,703 38,321 11,896 6295,742 85,914 1260,667 391,001 716,154 846,176 225,107 3634,18 122,07 120,554 4953,731 4009,029 1160,16 3092,822 1103,92 467,904 1368,792 762,659 1024,607 21,616 151,453 2538,296 359,05 8,274 6,631 18,312 3133,041 118,753 2859,594 9,083 6103,575 1266,669 3252,334 171,693 1448,028 2130,235 917,928 588,267 2722,049 1532,061 7416,877 9574,34 1032,416 86,943 6673,917 7626,536 844,652 623,424 5702,74 289,685 4,807 1641,598 177,156 157,356 25,616 556,326 4038,853 47,309 3461,648 1062,911 51,95 1698,869 596,944 130,609 616,919 2743,206 140,642 102,356 430,822 14801,383 5524,675 1089,307 1076,816 6243,606 865,128 26,162 7,161 4824,801 62,43 902,738 341,901 646,312 900,805 203,385 3313,134 110,362 135,365 5550,473 4263,911 1284,771 3549,125 1288,228 559,429 1725,327 895,198 1033,799 25,158 177,681 2945,031 346,038 7,161 FWHM i100 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,271 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,284 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,297 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,311 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,324 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,338 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0,353 0 0,02 3,12 0,07 2,81 0,01 6,15 1,33 2,7 0,14 1,34 2 0,72 0,56 2,91 1,12 3,22 8,71 0,98 0,1 7,08 6,84 0,74 0,56 5,84 0,33 0,01 2 0,17 0,19 0,04 0,55 3,89 0,04 3,66 0,65 0,05 1,94 0,57 0,11 0,56 2,45 0,12 0,09 0,37 7,23 6,11 1,34 1,17 7,16 1,04 0,03 0,01 5,92 0,09 1,14 0,37 0,65 0,78 0,2 3,42 0,11 0,12 4,43 3,68 1,04 1,38 0,99 0,44 0,58 0,64 0,95 0,02 0,13 2,3 0,33 0,01 150 A h k l 2θ d [Å] 4 3 -3 78,054 1,2228 Fo2 11,481 Fc2 9,693 FWHM i100 0,353 0,01 Anhang A.8 Tabelle der Quadrate beobachteter (Fo2 ) und berechneter (Fc2 ) Strukturfaktoren für δ -V2 O5 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 2 1 1 1 3 4 3 0 2 3 1 0 2 4 2 3 1 0 5 5 2 2 6 5 4 5 3 4 4 6 2 0 1 4 3 4 2 7 1 7 1 7 6 6 5 1 5 1 8 3 6 7 8 3 3 2 6 4 0 6 3 4 1 2 7 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 2 0 0 2 1 1 2 1 1 2 2 0 1 2 1 1 2 0 0 2 2 1 2 1 2 2 1 1 1 3 1 2 2 1 3 1 3 0 3 0 1 0 3 1 2 2 2 2 2 3 2 3 0 1 0 0 -1 1 0 0 -1 2 -2 1 -2 0 2 -2 0 -2 2 1 -1 0 -1 1 0 -2 0 1 2 -1 2 -2 -2 2 -3 1 -3 -2 2 -1 3 0 0 -2 -1 0 2 -1 -3 1 0 0 2 1 -2 -1 3 -3 -2 2 3 1 1 -3 -2 -4 -3 4,262 5,671 7,074 7,76 8,278 8,527 8,732 9,586 9,473 10,336 10,676 10,519 11,426 11,137 11,353 11,404 11,593 11,563 11,789 11,894 11,906 12,735 12,803 13,517 13,554 13,789 13,836 13,652 14,348 13,964 14,172 14,249 14,98 15,079 15,176 15,341 15,553 15,447 15,976 15,854 15,949 16,5 16,365 16,597 16,893 16,506 16,521 16,815 17,098 17,063 17,842 17,624 17,406 17,29 17,97 17,51 17,513 17,823 17,864 18,156 18,163 18,193 18,36 18,634 18,777 5,79761 4,35709 3,49337 3,18484 2,98571 2,89881 2,83069 2,57889 2,60978 2,39227 2,31626 2,35083 2,16472 2,22066 2,17855 2,16878 2,13355 2,13912 2,09814 2,07981 2,07772 1,94281 1,93254 1,83088 1,82588 1,79494 1,78893 1,81293 1,72531 1,77262 1,74668 1,73733 1,6529 1,64214 1,63171 1,6143 1,59242 1,6033 1,55052 1,56233 1,5531 1,50154 1,51382 1,49286 1,46684 1,50102 1,49964 1,47364 1,4494 1,45236 1,38944 1,40645 1,4239 1,43341 1,37962 1,41552 1,41535 1,39091 1,38774 1,3656 1,36509 1,36285 1,3505 1,33083 1,3208 1665,439 8,138 8818,989 9330,66 27,362 14907,046 13530,113 12154,38 1987,87 4268,153 49,04 3895,708 15,041 36,712 114,314 3,564 7460,643 321,742 180,392 6392,787 5159,117 40,948 6240,018 295,331 7982,286 849,314 637,236 263,655 7606,489 5005,273 347,431 15428,291 8427,649 15,714 8744,2 16269,817 431,154 18655,43 5536,906 41,775 938,413 123,592 280,444 4839,518 194,834 2942,911 7,437 3812,434 5415,085 223,5 11109,508 8862,737 3463,434 6322,147 7079,831 165,074 4840,568 7881,708 1059,563 373,072 17681,162 181,392 269,008 67,606 7159,273 1710,049 5,674 8691,505 9068,47 19,529 14466,537 13184,536 11098,936 1817,268 3405,437 121,03 3812,616 22,759 8,962 171,113 5,463 7877,313 365,029 191,411 6646,519 5386,866 41,755 6161,269 280,022 7598,617 884,923 645,596 258,544 7506,302 5277,882 394,688 15809,177 8081,373 15,36 8701,272 16285,989 417,734 18789,363 4683,745 30,718 784,248 129,805 242,837 4599,964 179,796 3124,128 7,705 3613,875 5191,908 208,48 11241,059 9478,622 3628,47 6489,222 7192,454 176,784 5188,756 7973,049 1062,332 370,407 17475,689 179,979 386,712 111,569 8035,312 FWHM i100 0,023 0,027 0,027 0,036 0,032 0,032 0,032 0,046 0,036 0,046 0,041 0,032 0,057 0,036 0,036 0,041 0,051 0,036 0,041 0,041 0,036 0,041 0,041 0,046 0,041 0,051 0,063 0,041 0,069 0,046 0,046 0,046 0,051 0,051 0,046 0,046 0,057 0,046 0,063 0,051 0,046 0,051 0,051 0,051 0,076 0,046 0,051 0,046 0,051 0,046 0,076 0,063 0,051 0,051 0,083 0,051 0,051 0,063 0,063 0,063 0,051 0,051 0,051 0,063 0,057 26,21 0,14 99,95 87,66 0,23 57,82 100 37,13 6,22 22,35 0,24 9,84 0,03 0,08 0,49 0,02 30,86 1,34 0,72 25,08 20,2 0,14 10,51 0,89 23,87 2,45 1,83 0,78 10,1 7,03 0,95 41,56 20,43 0,04 20,63 37,52 0,97 42,4 11,72 0,09 1,99 0,24 0,56 9,44 0,37 5,81 0,01 7,23 4,96 0,41 9,28 15,21 3,05 11,3 11,65 0,29 8,42 13,2 1,77 0,6 28,43 0,29 0,42 0,05 10,71 A Anhang 151 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 3 1 2 4 0 5 5 1 9 3 8 6 5 7 9 9 1 8 3 5 5 2 6 6 5 8 4 0 8 10 1 10 2 3 9 8 9 0 7 4 2 3 0 1 7 7 2 8 7 5 8 4 2 5 6 4 2 4 7 3 10 7 2 0 11 6 9 10 11 4 8 10 4 3 1 5 7 3 3 2 0 0 3 3 1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 2 3 3 1 0 2 0 3 2 2 4 0 0 3 0 2 3 1 2 1 2 3 2 4 1 4 3 1 3 4 2 3 3 0 0 4 3 2 4 2 4 3 3 2 1 4 4 1 2 1 2 1 4 2 2 4 1 1 1 3 -2 2 3 -4 4 -1 0 -4 -1 -4 -1 -3 3 2 0 -2 4 0 2 -2 -4 4 2 -4 1 -2 3 0 2 -2 -3 0 -4 -3 1 1 -3 4 -1 -4 0 4 1 3 -4 0 -1 -3 -2 -3 -4 4 1 2 -4 0 4 -1 1 3 -1 3 -2 2 -1 3 2 -2 -2 1 2 0 -2 -5 -5 4 -3 18,798 18,914 19,197 19,008 19,238 19,037 19,102 19,548 19,381 19,435 19,662 19,807 20,685 20,416 19,971 19,98 20,58 20,115 20,382 20,165 20,257 20,737 20,754 20,307 20,35 20,379 21,335 21,124 21,645 21,181 21,185 21,417 21,443 21,325 21,655 21,668 21,671 21,973 21,521 21,771 21,559 22,411 21,672 21,908 21,912 21,819 21,86 22,159 22,298 22,314 22,378 22,964 22,331 22,594 22,92 22,816 23,304 22,875 23,152 23,419 23,309 23,889 23,195 23,242 23,472 24,073 24,216 23,703 23,753 23,769 24,121 23,915 23,939 23,946 24,255 24,872 24,051 1,31933 1,31128 1,29213 1,30489 1,28944 1,30293 1,2985 1,26915 1,27997 1,27645 1,26191 1,25273 1,2001 1,21575 1,24255 1,24202 1,20612 1,23375 1,21773 1,23071 1,2252 1,19713 1,19614 1,22218 1,21962 1,21791 1,16394 1,17541 1,14743 1,17227 1,17208 1,15952 1,15813 1,16446 1,14694 1,14622 1,1461 1,13054 1,15399 1,14091 1,15198 1,10872 1,14603 1,13384 1,13366 1,13843 1,13629 1,12116 1,11426 1,11348 1,11033 1,08236 1,11263 1,09985 1,08439 1,08927 1,06678 1,08651 1,0737 1,06161 1,06655 1,04101 1,07173 1,06956 1,05926 1,03317 1,02714 1,04907 1,04686 1,04617 1,03115 1,03991 1,03886 1,03857 1,02554 1,00046 1,0341 171,083 93,195 41,853 8303,134 10739,237 325,734 85,955 40,247 753 976,728 138,426 2945,774 225,682 357,998 42,989 1715,52 40,864 2650,385 85,875 47,554 9,068 573,745 868,454 3735,139 94,42 2586,347 236,4 4263,785 1747,831 7033,451 90,542 1548,003 1221,911 6373,82 150,179 1588,805 613,666 6554,205 1794,041 3156,92 501,546 133,873 1354,705 4307,898 270,593 852,267 1755,5 66,693 680,271 325,473 6658,976 8184,123 36,647 14,297 4108,089 6170,639 513,388 271,981 6990,534 3228,257 25,501 7161,898 686,363 4860,932 4538,398 0,076 30,982 4357,499 138,004 505,921 3709,744 8005,224 5883,814 5970,953 1173,614 12,365 7531,585 193,618 117,594 41,347 8784,7 10096,265 338,832 93,809 35,291 701,046 868,605 90,94 2213,319 246,788 378,068 36,605 1447,901 54,843 2683,177 88,142 48,422 9,284 599,212 912,782 3804,269 96,805 2655,523 237,495 4560,524 1678,361 7355,012 94,471 1492,22 1211,027 6423,64 143,252 1516,736 584,707 6438,367 1909,237 3193,882 536,926 118,103 1287,037 4225,337 266,352 826,807 1668,59 71,051 626,018 293,607 5952,472 7725,961 32,679 9,891 3884,162 5608,403 524,038 259,134 6892,293 3284,149 26,158 6778,188 681,632 4951,666 4550,809 0,074 31,783 4288,233 138,341 509,848 3735,579 7620,844 5600,318 5677,429 1252,298 13,851 7164,498 FWHM i100 0,051 0,057 0,069 0,057 0,076 0,057 0,051 0,069 0,057 0,063 0,057 0,057 0,09 0,083 0,057 0,057 0,083 0,057 0,063 0,057 0,057 0,09 0,076 0,057 0,057 0,063 0,083 0,051 0,09 0,057 0,063 0,063 0,069 0,063 0,076 0,069 0,063 0,076 0,063 0,063 0,057 0,098 0,057 0,069 0,063 0,063 0,057 0,063 0,063 0,063 0,063 0,105 0,057 0,076 0,063 0,057 0,09 0,063 0,069 0,076 0,063 0,105 0,063 0,063 0,063 0,098 0,098 0,069 0,063 0,063 0,09 0,069 0,063 0,076 0,09 0,113 0,069 0,26 0,14 0,06 6,05 7,62 0,47 0,12 0,06 1,05 1,36 0,19 3,92 0,27 0,45 0,06 2,24 0,05 3,41 0,11 0,06 0,01 0,35 1,04 2,35 0,12 3,24 0,27 2,46 0,96 4,04 0,1 0,87 1,37 7,21 0,16 1,74 0,67 6,94 1,99 3,41 0,55 0,14 1,48 4,59 0,29 0,92 1,88 0,07 0,7 0,33 3,38 3,92 0,04 0,01 3,96 6 0,48 0,26 6,58 2,96 0,02 6,28 0,64 4,53 4,14 0 0,03 3,89 0,12 0,45 3,18 7 5,13 5,21 0,99 0,01 6,5 152 A h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 2 11 9 5 9 3 6 1 6 8 1 4 6 11 9 9 10 10 10 7 12 10 5 1 5 2 6 2 11 7 4 0 12 4 0 6 4 9 9 2 1 6 7 4 1 1 1 3 3 4 3 4 2 1 2 0 1 3 3 0 2 0 3 0 2 3 3 3 4 4 2 1 1 4 4 0 2 2 4 4 3 3 4 5 2 3 2 0 -4 -5 -1 -4 -1 -4 0 -4 5 4 4 -3 0 -2 -4 -3 2 2 -2 1 -4 4 3 -3 -2 -5 1 -5 2 3 0 -5 5 1 -3 1 -3 3 0 -5 -4 24,078 24,182 24,238 24,41 24,531 24,574 24,62 24,665 24,777 24,784 25,311 25,317 25,741 24,996 25,005 25,012 25,039 25,052 25,639 25,366 25,156 25,453 25,236 25,5 25,585 25,409 25,41 25,72 25,807 25,609 25,629 25,658 25,767 25,794 26,368 25,865 25,892 26,385 26,398 26,62 26,579 26,584 26,598 1,03296 1,02858 1,02623 1,01909 1,01415 1,0124 1,01056 1,00875 1,00425 1,00398 0,9834 0,98316 0,96721 0,99559 0,99524 0,99496 0,9939 0,99338 0,97102 0,98131 0,98934 0,97798 0,98625 0,97622 0,97302 0,97967 0,97962 0,96799 0,96478 0,97213 0,9714 0,97032 0,96627 0,96527 0,94461 0,96266 0,9617 0,94403 0,94356 0,93585 0,93725 0,93708 0,93658 390,374 7,325 182,333 55,24 147,42 368,953 404,396 251,244 1425,242 444,652 4219,339 3703,506 1105,406 2341,446 3,289 76,025 4680,908 41,539 4777,386 449,576 7,654 338,128 1,562 418,512 1070,121 31,596 2055,742 1,185 3710,41 5720,586 4710,672 359,281 606,049 5,608 1025,074 168,291 203,401 542,162 785,512 22,145 279,297 2,13 411,665 374,977 7,401 189,883 59,877 169,842 400,146 450,565 277,856 1599,411 499,855 4030,876 3546,043 1116,755 2412,683 3,389 78,673 5023,343 45,737 4801,173 427,561 10,089 329,224 1,701 417,624 1072,692 29,973 1951,525 1,188 3774,187 5720,935 4717,358 362,319 616,789 5,702 817,277 168,386 200,597 419,827 602,452 22,263 267,646 2,055 408,644 FWHM i100 0,063 0,069 0,069 0,069 0,069 0,069 0,069 0,076 0,063 0,069 0,098 0,105 0,122 0,069 0,069 0,069 0,069 0,076 0,098 0,083 0,069 0,083 0,069 0,083 0,09 0,069 0,069 0,083 0,083 0,069 0,069 0,069 0,076 0,076 0,098 0,069 0,069 0,083 0,076 0,076 0,063 0,076 0,076 0,34 0,01 0,15 0,05 0,12 0,3 0,33 0,2 1,15 0,36 3,24 2,84 0,41 1,85 0 0,06 1,84 0,03 1,78 0,34 0 0,26 0 0,32 0,8 0,02 1,56 0 2,72 4,27 3,51 0,27 0,22 0 0,71 0,12 0,15 0,38 0,55 0,02 0,19 0 0,28 Anhang A.9 Tabelle der Quadrate beobachteter (Fo2 ) und berechneter (Fc2 ) Strukturfaktoren für K6 (SeO4 )(SeO5 ) h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 1 1 1 1 1 1 0 2 1 2 1 2 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2 2 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 2 2 1 2 0 1 2 3 4 0 3 1 4 2 0 1 4 2 3 5 3 5 4 0 1 5,049 6,251 6,477 6,817 7,750 7,856 8,511 9,163 9,096 9,408 9,668 10,106 10,248 10,467 10,701 11,099 11,173 11,592 12,080 12,468 12,518 12,972 13,147 7,3697 5,9535 5,7459 5,4590 4,8025 4,7379 4,3738 4,0629 4,0930 3,9576 3,8513 3,6849 3,6340 3,5581 3,4802 3,3559 3,3337 3,2138 3,0842 2,9885 2,9768 2,8729 2,8350 2156,197 -1,253 -1,152 308,093 44798,940 413,485 54402,420 44775,360 166,121 280,817 -0,150 -21,418 -48,780 -13,862 -18,341 -4,898 27,987 4179,979 4450,077 2143,540 238869,720 264907,310 25,181 1498,418 425,773 59,364 60,745 43985,410 252,347 41284,120 39719,130 148,321 547,746 0,029 713,371 921,056 73,951 265,713 29,547 595,386 1422,250 226,373 1765,651 227126,770 266226,470 24,555 FWHM 0,027 0,025 0,029 0,026 0,025 0,029 0,033 0,037 0,026 0,037 0,033 0,037 0,037 0,037 0,030 0,035 0,035 0,035 0,030 0,030 0,035 0,035 0,035 i100 5,79 0,00 0,00 0,43 45,57 0,46 11,65 16,26 0,12 0,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,07 3,99 0,90 100,00 51,54 0,01 A Anhang 153 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 2 1 2 3 2 1 3 3 2 3 2 3 3 1 2 2 3 3 1 2 3 3 3 2 0 3 3 2 1 3 3 2 4 2 1 4 3 4 4 3 4 4 4 3 2 3 3 3 1 2 4 2 3 4 1 3 4 4 3 4 4 3 3 4 3 2 4 2 4 1 2 3 4 1 3 4 3 1 0 2 0 0 1 0 1 2 1 1 1 0 0 2 0 1 0 1 1 2 2 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2,1118 2,1022 2,0711 2,0593 2,0315 2,0465 2,0439 2,0179 2,0034 1,9788 1,9708 1,9845 1,9584 1,9226 1,9184 1,9279 1,9257 1,9153 1,9039 1,8947 1,8906 1,8856 1,8671 1,8738 1,8710 1,8424 1,8414 1,8368 1,8170 1,8073 1,8197 1,7968 1,7790 1,7916 1,7832 1,7568 1,7545 1,7535 1,7348 1,7401 1,7172 1,7103 1,7141 1,7015 1,6780 1,6737 1,6801 1,6668 1,6737 5539,289 7548,361 126,019 7969,273 3650,482 6458,077 18734,824 276,521 755,291 12,196 -1,293 10762,440 1562,485 3362,956 335,001 42,874 15,774 -3,831 1971,461 9992,567 5465,845 6811,775 375,437 7,296 282922,340 959,754 454,280 6141,623 1216,019 2226,030 1722,889 79,514 230142,450 883,279 2677,106 1167,426 8663,244 396,983 700,089 21,445 3592,270 1472,060 3401,720 4406,729 20702,566 5701,978 147,803 4235,657 905,124 110,485 630,136 2634,638 13107,688 6659,977 21,958 544,244 12968,872 104,262 730,506 2860,029 679,909 358,121 2747,493 743,659 4155,950 671,671 42,007 119448,380 1431,163 5296,422 42,248 1,081 104036,820 28405,771 1484,739 931,077 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29,031 29,259 29,098 29,339 29,171 29,186 29,427 29,098 29,283 29,580 29,429 29,775 29,630 29,654 29,710 29,977 29,799 29,841 29,912 30,141 29,948 30,035 30,171 30,206 30,291 30,524 30,340 30,171 30,398 30,637 30,463 30,532 30,744 30,758 30,994 30,822 31,077 30,882 30,884 30,924 31,153 31,216 31,381 31,238 31,361 31,628 31,465 31,528 31,757 31,567 31,589 31,595 31,629 31,629 31,975 31,800 1,3524 1,3384 1,3359 1,3437 1,3320 1,3401 1,3206 1,3288 1,3192 1,3277 1,3278 1,3257 1,3274 1,3022 1,3103 1,3084 1,3044 1,2937 1,3001 1,2995 1,3044 1,2947 1,2848 1,2918 1,2814 1,2886 1,2879 1,2776 1,2917 1,2838 1,2712 1,2775 1,2630 1,2691 1,2681 1,2657 1,2547 1,2620 1,2603 1,2574 1,2480 1,2559 1,2523 1,2468 1,2454 1,2420 1,2327 1,2400 1,2468 1,2377 1,2283 1,2351 1,2324 1,2241 1,2236 1,2145 1,2211 1,2113 1,2188 1,2187 1,2172 1,2084 1,2061 1,1999 1,2052 1,2006 1,1907 1,1968 1,1944 1,1860 1,1930 1,1922 1,1920 1,1907 1,1907 1,1782 1,1845 498,440 2407,526 7935,248 1982,328 469,740 358,311 -21,004 55,119 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707,334 4298,777 1239,818 1844,954 965,627 260,762 12157,609 5993,323 380,379 101,587 245,235 4643,128 647,662 21,610 672,956 64211,060 2839,100 378,928 268,829 392,082 3703,792 954,948 338,058 35,666 2252,364 131,751 19187,361 FWHM 0,044 0,051 0,051 0,046 0,051 0,046 0,051 0,044 0,051 0,041 0,046 0,044 0,041 0,051 0,041 0,044 0,046 0,051 0,046 0,044 0,039 0,046 0,051 0,046 0,051 0,041 0,046 0,051 0,039 0,046 0,051 0,041 0,051 0,041 0,046 0,041 0,051 0,041 0,041 0,046 0,051 0,041 0,046 0,041 0,041 0,041 0,051 0,041 0,041 0,046 0,051 0,046 0,041 0,046 0,041 0,051 0,046 0,051 0,041 0,041 0,036 0,051 0,046 0,051 0,041 0,041 0,046 0,041 0,046 0,046 0,041 0,041 0,041 0,041 0,041 0,046 0,041 i100 0,07 0,19 0,59 0,29 0,07 0,04 0,00 0,00 0,00 0,05 0,02 0,00 0,00 0,13 0,01 0,43 0,02 4,06 1,25 0,01 0,35 0,03 4,26 0,30 0,30 0,00 0,25 1,40 1,11 0,00 0,28 0,10 0,23 0,03 0,33 0,52 0,36 0,04 0,03 1,69 0,08 0,03 0,22 0,15 0,01 0,04 0,50 0,43 0,04 0,12 0,04 0,29 0,12 0,17 0,05 0,04 0,46 0,31 0,03 0,01 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0,8942 0,8895 0,8889 0,8925 0,8916 0,8904 0,8863 55,184 1292,611 13992,604 332,992 7111,445 501,675 1057,123 3866,652 1243,160 3626,463 1507,654 138,349 12,791 25773,881 9721,428 882,598 151,281 452,004 987,720 2724,834 44,695 3865,602 1326,168 643,124 29,416 3045,143 469,046 719,079 24,059 2058,175 0,039 122,876 20251,418 413,362 394,871 185,229 1017,080 1273,751 14722,168 634,235 9817,501 405,081 1294,932 509,955 315,963 25,573 1468,809 14,205 5,548 1718,875 2753,344 6523,698 0,371 793,236 16038,536 1477,908 2305,538 2629,981 50,435 989,926 647,083 8708,731 5963,149 448,360 2416,065 234,691 50,748 541,465 129,192 87,290 19,394 5557,713 125,242 522,813 21058,092 490,186 968,503 58,088 1155,682 13252,331 307,952 6320,855 438,189 969,950 3943,482 1073,583 3373,016 1449,235 140,460 12,549 20753,754 10200,379 648,453 118,522 343,074 841,884 2645,034 37,776 3507,635 1236,661 509,730 23,046 2497,199 423,079 650,829 19,415 1924,891 0,002 101,925 20323,787 382,455 359,534 171,821 986,248 1163,613 14063,072 616,698 9479,286 290,965 952,973 520,909 325,007 24,533 1418,984 14,664 5,486 1821,590 2949,112 6638,713 0,408 641,604 15222,676 1520,265 2224,242 2398,871 38,260 1099,598 691,536 8758,071 4875,033 418,203 1394,796 263,290 55,463 589,276 126,334 85,175 17,966 5085,135 101,049 492,961 22548,646 417,402 369,812 FWHM 0,046 0,057 0,051 0,051 0,051 0,051 0,057 0,063 0,057 0,046 0,057 0,051 0,046 0,063 0,046 0,051 0,057 0,051 0,063 0,063 0,057 0,063 0,063 0,046 0,051 0,057 0,046 0,051 0,046 0,057 0,063 0,057 0,063 0,051 0,057 0,057 0,063 0,083 0,051 0,051 0,057 0,063 0,063 0,057 0,076 0,051 0,051 0,076 0,051 0,076 0,063 0,063 0,063 0,057 0,076 0,063 0,076 0,051 0,046 0,046 0,063 0,057 0,046 0,063 0,076 0,051 0,051 0,051 0,046 0,051 0,046 0,063 0,063 0,057 0,046 0,046 0,057 i100 0,00 0,04 0,71 0,02 0,17 0,03 0,07 0,22 0,06 0,21 0,08 0,01 0,00 0,66 0,46 0,02 0,01 0,03 0,06 0,14 0,00 0,21 0,04 0,04 0,00 0,08 0,03 0,04 0,00 0,06 0,00 0,01 0,49 0,02 0,02 0,01 0,05 0,03 0,69 0,02 0,43 0,02 0,07 0,01 0,01 0,00 0,08 0,00 0,00 0,08 0,07 0,27 0,00 0,04 0,73 0,07 0,06 0,15 0,00 0,05 0,03 0,38 0,16 0,02 0,11 0,01 0,00 0,03 0,01 0,00 0,00 0,22 0,01 0,03 0,97 0,03 0,05 160 A h k l 2θ d [Å] 7 3 11 42,965 0,8861 Fo2 Fc2 575,040 180,334 FWHM 0,051 Anhang i100 0,03 A.10 Tabelle der Quadrate beobachteter (Fo2 ) und berechneter (Fc2 ) Strukturfaktoren für H6 As3+ 7 As5+ 7 O31 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 0 1 0 0 1 2 1 0 0 2 1 2 3 1 0 0 2 3 1 3 2 0 0 0 1 4 1 0 2 3 0 4 1 1 2 3 2 4 0 0 1 5 2 3 3 1 2 4 0 5 1 0 3 4 3 2 2 5 1 4 0 3 4 6 1 1 1 2 1 2 1 1 2 3 1 2 2 1 3 3 4 2 1 3 2 3 0 1 4 4 1 1 2 3 2 5 1 4 2 1 3 4 2 3 5 5 1 2 3 1 3 4 2 4 1 5 6 4 3 2 3 5 2 4 1 6 4 3 1 6 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 2 2 1 0 0 2 2 1 1 0 1 1 2 2 0 0 0 2 1 0 0 2 1 2 2 1 1 2 1 1 0 0 0 2 2 0 0 2 2 1 1 1 0 0 1,361 2,359 2,724 3,296 3,604 3,604 3,818 4,054 4,087 4,691 4,691 4,72 4,912 4,912 5,072 5,45 5,594 5,758 5,758 5,94 5,94 6,005 6,158 6,223 6,245 6,245 6,453 6,596 6,657 6,657 6,815 6,93 6,93 7,006 7,006 7,082 7,213 7,213 7,267 7,448 7,59 7,59 7,641 7,694 7,762 7,762 7,814 7,814 8,114 8,163 8,163 8,18 8,293 8,293 8,451 8,451 8,515 8,515 8,669 8,669 8,715 8,821 8,821 8,941 8,941 10,4318 6,0228 5,2159 4,31113 3,94285 3,94285 3,72205 3,5056 3,47727 3,02975 3,02975 3,0114 2,89326 2,89326 2,80255 2,60795 2,54093 2,46875 2,46875 2,39322 2,39322 2,36717 2,30848 2,2843 2,27641 2,27641 2,20311 2,15556 2,13584 2,13584 2,08636 2,05157 2,05157 2,0295 2,0295 2,0076 1,97142 1,97142 1,95679 1,90919 1,87361 1,87361 1,86103 1,84829 1,8321 1,8321 1,81994 1,81994 1,7528 1,74214 1,74214 1,73863 1,71498 1,71498 1,68298 1,68298 1,67042 1,67042 1,64081 1,64081 1,63206 1,61244 1,61244 1,59083 1,59083 1210,932 3671,346 0 2232,15 3846,757 13284,993 10347,974 39008,56 1629,968 25615,68 967,599 51074,55 771,584 3053,816 623,137 26240,715 339,977 1879,983 17085,83 3008,069 55,218 74904,06 36,623 35727,52 6184,343 9017,87 3190,469 891,72 5157,9 13565,379 283,188 1382,779 637,458 1242,366 8270,967 298,208 9205,623 11736,258 1310,462 1222,304 5258,227 308,708 24343,273 948,072 3879,874 306,895 3357,19 10826,178 13971,471 1327,8 9793,749 7394,12 11239,643 11117,317 30796,76 788,659 505,104 21602,043 7848,483 2265,931 13127,29 607,117 673,841 5186,765 612,976 1295,281 3532,264 172,741 2605,099 3014,167 10409,595 11304,209 32726,316 415,722 25514,492 963,776 52733,53 907,665 3592,417 502,7 23107,785 999,625 1949,017 17713,082 4210,888 77,298 73575,94 49,102 35152,96 5907,901 8614,777 3803,818 1166,67 3885,391 10218,654 226,445 819,874 377,961 1445,34 9622,251 823,202 11568,64 14748,862 1908,9 1351,307 5664,223 332,544 22225,299 1044,491 4723,924 373,658 3300,599 10643,688 12845,166 1249,558 9216,644 7953,84 13217,424 13073,586 22051,836 564,714 270,946 11587,672 7170,168 2070,091 11351,845 953,37 1058,151 7312,638 864,214 FWHM i100 0,007 0,007 0,007 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,008 0,008 0,008 0,006 0,008 0,006 0,006 0,006 0,008 0,008 0,006 0,006 0,008 0,008 0,008 0,006 0,006 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,006 0,006 0,008 0,008 0,008 0,006 0,008 0,008 0,008 0,006 0,008 0,006 0,006 0,008 0,008 0,006 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 0,008 13,8 13,93 0 8,67 6,24 21,56 29,92 100 2,06 48,98 1,85 48,24 0,67 2,66 1,02 18,55 0,46 2,38 21,63 1,79 0,03 14,52 0,04 38,67 3,32 4,85 3,21 0,86 4,87 12,82 0,13 1,2 0,56 1,06 7,05 0,12 3,7 4,71 1,04 0,92 1,9 0,11 17,4 0,67 2,69 0,21 2,29 7,39 8,84 0,83 6,12 2,3 3,4 3,36 17,94 0,46 0,14 6,2 4,34 1,25 7,18 0,32 0,36 1,35 0,16 A Anhang 161 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 2 5 0 0 3 1 4 2 0 6 1 4 0 5 3 1 5 2 1 6 2 0 4 3 5 0 0 2 4 3 1 3 6 2 7 1 2 5 0 5 4 1 7 6 1 2 3 6 3 0 1 4 5 4 7 2 4 3 6 5 0 3 0 0 3 2 6 4 2 7 2 8 1 1 5 5 6 5 2 5 1 3 1 2 4 2 1 6 4 7 3 5 5 1 1 2 2 6 3 4 5 3 7 6 2 3 4 3 1 2 6 1 7 5 2 4 4 5 7 1 1 6 3 2 3 6 8 4 1 4 5 2 7 4 6 3 3 7 5 5 8 3 6 2 2 4 2 7 1 8 5 1 5 4 1 1 2 3 2 3 2 2 3 1 1 0 0 0 0 2 2 3 3 0 0 3 1 1 1 1 2 3 2 2 3 3 1 1 0 0 2 2 3 0 0 1 1 2 2 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1,28548 1,27445 1,27445 1,27047 1,26639 1,26639 1,26115 1,26115 1,26115 1,25862 1,25716 1,24068 1,23438 1,23438 1,232 1,232 1,23064 1,23064 1,22095 1,22095 1,20701 1,20701 1,20456 1,19661 20942,27 1833,649 608,104 281,145 2101,376 1900,464 16783,207 18340,748 16358,219 705,899 2566,117 22250,006 39,145 7020,121 5111,405 1678,451 847,837 10263,253 343,419 3512,953 12147,636 411,774 826,653 274,776 3562,596 897,256 4601,959 331,497 5749,477 6349,141 16902,492 2973,666 27485,781 34982,676 647,182 20438,855 1002,171 12075,975 43586,03 2070,451 452,647 6077,938 12879,523 8249,187 38,696 1746,189 213,927 448,21 3853,669 13683,997 773,172 952,553 2134,403 4181,629 2356,076 11166,562 17431,285 1569,999 16850,664 6929,154 2578,53 4805,78 434,258 1344,274 1510,189 5133,227 4451,234 7858,885 3455,126 1894,764 2279,904 0,059 722,115 5093,895 8,634 910,655 70,949 20731,805 1815,222 799,89 204,474 1731,719 1115,133 16442,375 17968,252 17283,082 729,131 2650,573 20590,561 50,455 9048,446 6588,234 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18,118 18,137 18,141 18,141 18,17 18,17 18,184 18,184 18,184 18,184 18,193 18,193 0,80245 0,80245 0,80155 0,79919 0,79919 0,79919 0,79909 0,79909 0,79848 0,79848 0,79845 0,79845 0,79774 0,79774 0,79542 0,79542 0,79381 0,79381 0,79225 0,79225 0,79116 0,79116 0,79116 0,78929 0,78929 0,78906 0,78857 0,78857 0,78762 0,78762 0,78681 0,78665 0,78665 0,78539 0,78539 0,78478 0,78478 0,78478 0,78478 0,78442 0,78442 439,281 751,344 225,184 72,626 776,728 122,993 4596,911 201,268 701,193 158,306 308,401 1047,411 1192,724 5955,571 1810,253 100,725 2865,212 862,425 7864,992 10691,538 1692,911 5012,085 3445,464 1870,089 3036,86 24086,953 2647,135 127,449 2631,24 742,11 616,148 1450,613 40,139 278,204 3183,441 279,287 13,234 505,914 990,89 199,797 928,81 468,105 800,645 242,634 68,124 728,576 115,368 4248,477 186,013 612,948 138,383 274,493 932,249 1251,429 6248,7 1982,246 110,295 3061,69 921,565 7681,015 10441,445 1557,736 4611,885 3170,352 2009,818 3263,767 26769,922 2780,99 133,894 2701,663 761,972 534,03 1301,626 36,016 294,378 3368,506 286,829 13,591 519,575 1017,647 195,122 907,078 FWHM i100 0,014 0,014 0,008 0,008 0,008 0,008 0,014 0,014 0,011 0,011 0,011 0,011 0,014 0,014 0,014 0,014 0,011 0,011 0,008 0,008 0,014 0,014 0,014 0,011 0,011 0,011 0,014 0,014 0,014 0,014 0,011 0,014 0,014 0,014 0,014 0,011 0,011 0,011 0,011 0,014 0,014 0,03 0,05 0,03 0,01 0,1 0,02 0,57 0,02 0,09 0,02 0,04 0,13 0,07 0,37 0,11 0,01 0,35 0,1 0,95 1,29 0,2 0,6 0,41 0,22 0,36 0,48 0,16 0,01 0,31 0,09 0,07 0,17 0 0,03 0,38 0,03 0 0,06 0,12 0,02 0,11 Anhang A.11 Tabelle der Quadrate beobachteter (Fo2 ) und berechneter (Fc2 ) Strukturfaktoren für PdAs2 O6 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 0 1 1 1 0 1 1 2 1 2 1 1 2 2 0 2 2 1 3 3 2 2 1 1 2 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 2 1 -1 0 2 1 -2 2 0 2 3 1 -1 3 0 1 -2 2 3 -3 3 8,710 9,738 13,084 16,915 17,482 19,059 19,059 19,558 20,053 21,448 24,424 24,424 25,972 26,353 26,359 27,446 27,446 28,164 29,526 30,843 31,485 31,485 31,490 31,490 33,040 4,6646 4,1739 3,1105 2,4098 2,3323 2,1410 2,1410 2,0870 2,0360 1,9050 1,6759 1,6759 1,5776 1,5552 1,5549 1,4944 1,4944 1,4571 1,3913 1,3333 1,3067 1,3067 1,3065 1,3065 1,2469 900,867 73,703 4603,609 4598,662 3360,934 1151,732 179,652 341,842 196,758 2775,686 5056,906 8224,754 140,824 31,548 100,351 2611,225 1566,786 2165,580 5676,939 253,607 94,917 17,356 55,645 801,442 1943,033 819,124 53,908 4528,286 4914,456 3283,467 1117,130 175,101 327,804 158,940 2732,797 5094,680 8286,481 66,551 6,436 10,969 2783,964 1669,388 1960,206 6281,636 229,284 88,032 16,367 48,690 723,169 1948,970 FWHM 0,127 0,127 0,122 0,126 0,126 0,126 0,126 0,126 0,126 0,126 0,126 0,126 0,126 0,126 0,126 0,126 0,126 0,126 0,126 0,135 0,135 0,135 0,135 0,135 0,135 i100 7,89 1,18 100,00 31,15 7,13 6,90 0,91 1,65 1,77 24,44 18,04 29,47 0,83 0,18 0,11 15,15 9,00 12,04 14,83 1,45 0,38 0,05 0,18 2,08 8,36 A Anhang 167 h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 2 3 2 2 0 3 3 3 1 2 2 2 2 1 1 4 3 3 3 4 2 3 4 2 2 3 3 2 2 0 3 3 4 1 4 4 3 3 3 1 1 4 2 4 4 2 2 5 5 3 3 3 3 3 2 2 3 3 4 5 4 4 4 4 4 0 3 1 3 3 5 4 4 5 5 3 3 2 0 2 2 0 1 1 1 0 1 1 2 2 1 1 0 1 1 0 0 0 2 0 2 2 2 2 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 2 2 1 1 0 0 1 1 2 2 0 0 1 1 2 2 3 1 1 3 3 2 0 1 1 2 2 0 0 0 0 3 3 1 2 2 1 1 2 2 0 2 -1 1 4 0 -1 1 4 3 -3 2 -2 4 -4 0 2 -2 3 1 4 0 2 3 -3 -1 1 4 -4 5 -3 3 0 5 1 -1 4 2 -2 -5 5 3 5 2 -2 4 -4 0 1 -4 4 3 -3 0 -5 5 -1 1 0 2 3 -3 -1 1 4 6 5 6 2 -2 0 -2 2 1 -1 -4 4 34,225 34,522 35,386 35,386 35,400 35,669 36,790 36,790 36,804 37,346 37,346 38,685 38,685 39,482 39,482 39,728 39,990 39,990 39,994 40,753 40,766 43,466 43,709 43,713 43,713 44,421 44,421 44,433 44,433 44,675 44,898 44,898 45,821 45,840 46,737 46,737 46,749 47,192 47,192 48,103 48,103 48,313 49,205 49,408 49,408 50,067 50,067 50,271 51,127 51,137 51,137 51,556 51,556 52,390 52,407 52,407 53,221 53,221 53,427 53,635 53,639 53,639 54,247 54,247 54,258 54,271 54,467 55,284 55,664 55,664 56,459 56,660 56,660 57,250 57,250 57,260 57,260 1,2049 1,1949 1,1666 1,1666 1,1662 1,1576 1,1236 1,1236 1,1231 1,1074 1,1074 1,0705 1,0705 1,0497 1,0497 1,0435 1,0369 1,0369 1,0368 1,0183 1,0180 0,9576 0,9525 0,9524 0,9524 0,9380 0,9380 0,9378 0,9378 0,9329 0,9285 0,9285 0,9108 0,9105 0,8939 0,8939 0,8937 0,8858 0,8858 0,8700 0,8700 0,8665 0,8517 0,8484 0,8484 0,8380 0,8380 0,8348 0,8217 0,8216 0,8216 0,8154 0,8154 0,8033 0,8030 0,8030 0,7916 0,7916 0,7888 0,7860 0,7859 0,7859 0,7778 0,7778 0,7776 0,7774 0,7749 0,7643 0,7595 0,7595 0,7497 0,7472 0,7472 0,7402 0,7402 0,7400 0,7400 2525,672 1997,046 426,512 5,777 4572,535 4,481 1740,044 962,340 25,942 1072,710 1474,457 2240,871 3205,725 1280,519 2926,435 2,285 124,661 37,910 -0,687 1292,330 59,531 155,719 78,233 255,989 21,852 958,905 768,622 74,126 7,185 267,495 597,337 936,937 1392,369 942,025 132,638 0,621 2214,929 7,355 0,953 6,743 35,436 769,114 582,712 1890,919 1436,824 1712,415 864,488 157,904 662,503 59,758 0,409 880,289 768,252 1745,894 638,969 706,313 84,731 136,893 15,282 0,971 22,208 173,613 455,714 1071,380 16,489 1379,694 176,275 54,418 1167,802 1101,458 42,518 143,237 29,214 771,709 462,753 73,398 37,944 2519,237 1962,984 346,067 4,202 3803,196 3,245 1922,399 1061,786 28,053 1138,480 1565,531 2454,274 3512,489 1344,871 3075,214 2,656 139,460 41,827 0,241 1201,199 56,339 110,961 77,655 253,869 21,590 960,435 769,842 72,942 7,108 314,081 613,520 962,629 1420,844 951,339 120,201 0,180 2017,974 5,812 0,673 0,532 9,534 647,125 597,679 1920,380 1459,123 1727,328 871,941 148,459 583,535 53,236 0,325 870,082 759,373 1635,796 596,847 659,636 25,874 45,003 7,084 0,077 10,741 104,101 380,427 890,927 14,425 1138,045 130,299 25,962 804,340 758,851 28,782 94,433 20,412 627,562 377,325 61,245 32,042 FWHM 0,135 0,135 0,135 0,135 0,135 0,135 0,135 0,135 0,135 0,135 0,135 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,140 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,149 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 0,158 i100 5,19 8,07 0,94 0,02 3,00 0,01 6,33 3,45 0,07 3,78 5,23 3,81 5,48 2,10 4,85 0,00 0,35 0,09 0,02 4,03 0,16 0,41 0,19 0,43 0,05 2,62 2,09 0,17 0,01 0,14 1,59 2,52 3,69 2,46 0,42 0,01 5,75 0,01 0,00 0,01 0,06 1,86 1,36 4,53 3,43 2,01 1,01 0,17 1,48 0,12 0,00 1,95 1,70 1,93 1,38 1,53 0,11 0,17 0,03 0,01 0,07 0,43 0,93 2,24 0,03 0,48 0,43 0,10 1,19 1,12 0,07 0,27 0,05 1,50 0,89 0,13 0,06 168 A h k l 2θ d [Å] Fo2 Fc2 1 1 2 2 5 2 3 3 4 4 5 5 3 3 4 4 2 2 6 4 6 4 4 4 5 3 5 5 5 3 3 6 0 5 5 3 3 4 4 1 4 4 2 2 4 4 3 3 5 5 1 1 6 6 2 6 6 5 5 4 4 4 5 1 1 2 2 0 0 1 1 1 1 1 1 3 3 2 2 1 1 0 0 0 3 3 3 0 0 1 1 2 2 2 0 0 2 2 3 3 3 3 0 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 0 0 1 1 1 1 3 3 0 0 6 -6 -5 5 3 6 5 -5 -4 4 -2 2 3 -3 3 -3 -6 6 0 5 1 0 1 -1 4 6 -3 3 0 5 -5 2 7 1 -1 -4 4 -2 2 7 -4 4 -6 6 5 -5 6 -6 2 -2 7 -7 0 3 7 1 -1 -4 4 3 -3 6 5 57,273 57,273 57,462 57,462 57,648 58,251 58,438 58,438 59,206 59,206 59,583 59,583 59,586 59,586 60,540 60,540 61,126 61,126 61,292 61,308 62,044 62,231 62,977 62,977 62,986 62,999 63,353 63,353 64,085 64,101 64,101 64,272 64,299 64,819 64,819 64,829 64,829 65,186 65,186 65,214 65,739 65,739 65,751 65,751 65,926 65,926 66,656 66,656 66,996 66,996 67,023 67,023 67,711 67,895 67,919 68,425 68,425 68,434 68,434 68,785 68,785 69,333 69,503 0,7399 0,7399 0,7377 0,7377 0,7355 0,7285 0,7264 0,7264 0,7178 0,7178 0,7137 0,7137 0,7137 0,7137 0,7035 0,7035 0,6974 0,6974 0,6957 0,6955 0,6880 0,6862 0,6789 0,6789 0,6788 0,6787 0,6753 0,6753 0,6684 0,6682 0,6682 0,6666 0,6664 0,6616 0,6616 0,6615 0,6615 0,6583 0,6583 0,6580 0,6534 0,6534 0,6533 0,6533 0,6517 0,6517 0,6454 0,6454 0,6425 0,6425 0,6423 0,6423 0,6365 0,6350 0,6348 0,6307 0,6307 0,6306 0,6306 0,6278 0,6278 0,6234 0,6221 1732,920 710,861 6,645 1,811 857,282 44,032 629,311 713,646 1114,100 635,883 37,824 11,024 0,519 0,037 275,605 554,081 61,000 7,861 1123,816 580,518 21,615 5,255 285,352 524,792 53,360 715,169 448,951 309,286 694,254 268,780 286,226 532,421 21,160 0,750 20,657 707,399 649,517 24,234 59,225 249,526 -0,025 54,962 856,621 379,404 0,068 1,868 62,316 3,402 599,454 765,987 50,965 13,023 2,279 0,057 329,160 167,294 504,382 6,621 45,051 317,952 187,809 19,661 155,025 1406,275 578,286 3,453 0,662 691,421 26,084 540,509 612,657 1018,750 581,876 38,095 11,089 0,552 0,078 247,483 496,441 51,630 6,961 987,884 511,396 12,572 4,856 290,704 534,815 54,082 722,859 449,070 309,367 629,330 244,098 259,892 524,243 21,303 1,069 24,057 785,175 720,830 28,616 71,229 307,906 0,000 56,413 883,286 391,068 0,165 1,951 54,590 3,143 540,010 689,775 44,018 10,743 2,547 0,319 362,821 168,763 508,964 6,678 45,579 292,875 173,233 19,687 143,387 FWHM 0,158 0,158 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,168 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,179 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 0,189 i100 1,71 0,69 0,01 0,00 1,65 0,07 1,18 1,35 2,09 1,19 0,06 0,01 0,00 0,00 0,49 0,99 0,10 0,01 1,01 1,03 0,06 0,01 0,48 0,90 0,08 1,24 0,76 0,52 1,18 0,44 0,47 0,90 0,01 0,01 0,05 0,59 0,54 0,03 0,08 0,40 0,00 0,08 0,71 0,31 0,01 0,01 0,09 0,00 0,97 1,25 0,05 0,02 0,00 0,00 0,51 0,25 0,79 0,01 0,06 0,49 0,28 0,02 0,23 Anhang ABBILDUNGSVERZEICHNIS 169 Abbildungsverzeichnis 2.1 Bild der verwendeten Piston-Zylinder-Presse für Drücke bis ca. 2,5 GPa und 1000 °C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Bild der oberen, mittleren und unteren Matrize und den notwendigen Teile für den Einbau der Probe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.3 Ausschnitt mit den notwendigen Teilen für den Einbau der Probe. . . . . 5 2.4 Bild der eingesetzten Belt-Presse für Drücke bis 8 GPa und Temperaturen bis 1200 °C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Belt-Modul mit mittlerer und oberer Matrize und weiteren notwendigen Teilen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.6 Schematischer Aufbau der Hochdruckzelle der BELT-Presse. . . . . . . . 6 2.7 Multianvil-Presse, ausgestattet mit einem Walker-Modul für 32mm WCWürfel; einsetzbar für Drücke bis zu 27 GPa and 2500 °C. . . . . . . . . 7 2.8 Anordnung der WC Würfel and der oktaedrischen Hochdruckzelle. . . . . 7 2.9 Schema des zusammengebauten Oktaeders. . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.10 Abbildung der verwendeten Typen von Diamantstempelzellen für die Versuche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.11 Abbildung einer für das kryogene Befüllen mit flüssigen Stickstoff vorbereiteten Diamantstempelzelle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2 2.5 3.1 3.2 Darstellung des p-T Phasendiagramms von Selendioxid, welches aus den experimentellen Daten erstellt werden konnte. Schwarz kennzeichnet αSeO2 , β -SeO2 ist Rot, γ-SeO2 ist Blau. Die Phasengrenze zwischen β und γ-SeO2 ist gestrichelt dargestellt. Dr Tripelpunkt aus der Literatur ist in Grün eingezeichnet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Plot der Rietveld-Verfeinerung für β -SeO2 bei T = 200 K (λ = 1,540598 Å) nach Hochdruckversuch bei 2 GPa und 570 °C. Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten RietveldVerfeinerung in Raumgruppe Pmc21 (grüne Linie), die Reflexlagen von β -SeO2 , sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 170 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 3.3 Plot der Rietveld-Verfeinerung für γ-SeO2 bei T = 200 K (λ = 1,540598 Å) nach Hochdruckexperiment bei 6 GPa und 820 °C. Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten RietveldVerfeinerung in Raumgruppe Pmc21 (grüne Linie), die Reflexlagen von γ-SeO2 , sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Abbildung der unendlichen Zickzack-Kette in α-SeO2 mit den dazugehörigen Atomabständen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Abbildung der unendlichen Zickzack-Kette in β -SeO2 mit den dazugehörigen Atomabständen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Abbildung der ersten kristallographisch unabhängigen Se–O-Kette in γSeO2 mit den dazugehörigen Atomabständen. . . . . . . . . . . . . . . . 22 Abbildung der zweiten kristallographisch unabhängigen Se–O-Kette in γ-SeO2 mit den dazugehörigen Atomabständen. . . . . . . . . . . . . . . 22 Abbildung von α-SeO2 mit Blick entlang [001]. Die Selenatome sind in Blau und die Sauerstoffatome in Rot dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . 25 Abbildung von β -SeO2 mit Blick entlang [100]. Die Selenatome sind in Blau und die Sauerstoffatome in Rot dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . 25 3.10 Abbildung von γ-SeO2 mit Blick entlang [100]. Die Selenatome sind in Blau und die Sauerstoffatome in Rot dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . 25 3.11 Darstellung der kombinierten Ramanspektren für die α- (schwarz), β (rot) und γ-Phase (blau) des Selendioxides . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.12 Phasendiagramm von Sb2 O3 aus den Daten der Experimente in den Hochdruckpressen bei Drücken bis 19,5 GPa und Temperaturen bis 600 °C. . . 31 3.13 Darstellung der Koordination der vier kristallographisch unabhängigen Antimonatome und der Sb–O Atomabstände. . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.14 Darstellung der Sb3 O3 -Ringe, deren Verknüpfung und der sich daraus bildenden unendlichen Ketten in γ-Sb2 O3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.15 Blick auf die Struktur von γ-Sb2 O3 entlang [100]. Man erkennt die tetragonale Stabpackung der unendlichen Ketten. . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.16 Blick auf die Struktur von γ-Sb2 O3 entlang [010]. . . . . . . . . . . . . . 34 3.17 Abbildung der Struktur von β -Sb2 O3 entlang [001]. Deutlich erkennbar ist die hexagonale Stabpackung der Ketten. . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 171 3.18 Darstellung der „in situ“ Pulverdiffraktogramme bei Druckerhöhung und Druckentlastung während des Diamantstempelzellenexperiments mit Sb2 O4 bei Raumtemperatur. Die Pfeile in der Ausschnittsvergrößerung zeigen die ersten Spuren von β -Sb2 O4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.19 Diagramm mit der Entwicklung der Zellkonstanten und des Volumens von α-Sb2 O4 im untersuchten Druckbereich. Die aus den Druck- und Volumendaten berechnete isotherme Zustandsfunktion (Birch-Murnaghan) von α-Sb2 O4 ist als gestrichelt Linie dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . 42 3.20 Diagramm mit der Entwicklung der Zellkonstanten und des Volumens von β -Sb2 O4 im untersuchten Druckbereich. Die aus den Druck- und Volumendaten berechnete isotherme Zustandsfunktion (Birch-Murnaghan) von β -Sb2 O4 ist als gestrichelt Linie dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . 42 3.21 Phasendiagramm von Sb2 O4 aus den Daten der Experimente in der Hochdruckpresse bis p = 6 GPa und unterschiedlichen Temperaturen. . . . . . 43 3.22 Phasendiagramm von Sb2 O4 aus den Daten der Experimente in den Hochdruckpressen bei einem Druck von p = 6 GPa und verschiedenen Temperaturen und Haltezeiten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.23 Plot der Rietveld-Verfeinerung für α-Sb2 O4 (λ = 1,5406 Å). Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten RietveldVerfeinerung in Raumgruppe Pna21 (grüne Linie), die Reflexlagen von α-Sb2 O4 , sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.24 Plot der Rietveld-Verfeinerung für β -Sb2 O4 (λ = 1,5406 Å) nach dem Hochdruckversuch bei 6 GPa und 375 °C. Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung in Raumgruppe C2/c (grüne Linie), die Reflexlagen von β -Sb2 O4 , sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. 44 3.25 Blick auf die Kristallstruktur von α-Sb2 O4 entlang [010] und [100]. . . . 47 3.26 Blick auf die Kristallstruktur von β -Sb2 O4 entlang [010] und [001]. . . . 47 3.27 Heizguinieraufnahme von Sb2 O4 im Temperaturbereich 20 °C - 800 °C 20 °C. Im gesamten Temperaturbereich ist keine Phasenumwandlung erkennbar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.28 Darstellung des p-T Phasendiagramms von BiF3 aus den Daten der Experimente in den Hochdruckpressen bei Drücken bis 20 GPa und Temperaturen bis 700 °C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 172 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 3.29 Pulverdiffraktogramme des Hochdruckexperiments bei p = 2 GPa und T = 500 °C. Das obere Pulverdiffraktogramm zeigt die Mischung aus α(Rot) und β -BiF3 (Blau) nach dem Hochdruckversuch. Das untere Pulverdiffraktogramm zeigt die gleiche Probe nach dem Erhitzen auf 350 °C, man erkennt nur noch die Reflexe des α-BiF3 (Rot). . . . . . . . . . . . . 52 3.30 Plot der Rietveld-Verfeinerung für α- und β -BiF3 (λ = 1,5406 Å). Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung in der Raumgruppe P63 /mmc (grüne Linie), die Reflexlagen von α- (Rot) und β -BiF3 (Schwarz), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. . . . . . . 52 3.31 Koordination um das Bi-Atom und Darstellung der kürzesten Bi–F Abstände in β -BiF3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.32 Abbildung der gesamten Koordination für das Bi-Atom in β -BiF3 . . . . . 54 3.33 Blick auf die Kristallstruktur von β -BiF3 entlang [010] (oberes Bild) und [001] (unteres Bild). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.34 Blick auf die Kristallstruktur von α-BiF3 entlang [010] und [001]. . . . . 56 3.35 Darstellung der in situ Pulverdiffraktogramme bei Druckerhöhung während des Diamantstempelzellenexperiments mit α-As2 O5 bei Raumtemperatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.36 Diagramm mit der Entwicklung der Zellkonstanten und des Volumens von α-As2 O5 im untersuchten Druckbereich. Die aus den Druck- und Volumendaten berechnete isotherme Zustandsfunktion (Birch-Murnaghan) von α-As2 O5 ist als gestrichelt Linie dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . 61 3.37 Darstellung des p-T Phasendiagramms von As2 O5 , welches aus den experimentellen Daten mit den Hochdruckpressen erstellt werden konnte. . 61 3.38 Heizguinieraufnahme von einer bisher noch nicht aufgeklärten Hochdruckmodifikation von α-As2 O5 im Temperaturbereich 20 °C - 350 °C - 20 °C. Man erkennt eine vollständige Phasenumwandlung der Hochdruckmodifikation in die γ-Phase von As2 O5 , die im Temperaturbereich T ≈ 205 °C - 255 °C stabil ist. Danach erfolgt eine weitere vollständige Umwandlung in die Hochtemperatur (β )- und Raumtemperatur (α)-Phase von As2 O5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 173 3.39 Plot der Rietveld-Verfeinerung für γ-As2 O5 aus den Daten der Heizguiniermessung im Temperaturbereich T = 205 °C - 255 °C (λ = 1,5406 Å). Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung (grüne Linie), die Reflexlagen von γ-As2 O5 (Schwarz) und HT-As2 O5 (Rot), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3.40 Darstellung des AsO6 Oktaeders und AsO4 Tetraeders in γ-As2 O5 mit Angabe der Bindungslängen in pm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 3.41 Abbildung der Struktur von γ-As2 O5 mit Blick entlang [001]. Arsen ist in Grau und Sauerstoff in Rot dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3.42 Abbildung der Struktur von γ-As2 O5 mit Blick entlang [100]. Arsen ist in Grau und Sauerstoff in Rot dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3.43 Darstellung des p-T Phasendiagramms von V2 O5 aus den Daten der Hochdruckexperimente. Die Schmelzkurve ist als rote gestrichelte Linie dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 3.44 Plot der Rietveld-Verfeinerung für δ -V2 O5 aus den Pulverdaten der Synchrotronmessung (λ = 0,43085 Å). Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung (grüne Linie), die Reflexlagen von δ -V2 O5 (Schwarz) und Pt (Rot), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. . 70 3.45 Abbildung der Kristallstruktur von δ -V2 O5 entlang [001]. . . . . . . . . 73 3.46 Abbildung der Kristallstruktur von δ -V2 O5 entlang [010]. . . . . . . . . 73 3.47 Darstellung der Kristallstruktur von δ -V2 O5 um Ähnlichkeit mit der Rutilstruktur aufzuzeigen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.48 Darstellung der Ramanspektren von α- (schwarz), β - (grün) und δ -V2 O5 (rot). Es ist deutlich erkennbar, dass die Ramanspektren der drei unterschiedlichen Modifikationen große Ähnlichkeiten aufweisen. . . . . . . . 74 3.49 Abbildung der berechneten Kurven (Energie gegen das Volumen) für die experimentell beobachteten vier Modifikationen (α, β , γ und δ -V2 O5 ) und für drei andere vielversprechende neu vorhergesagten Strukturkandidaten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 174 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 3.50 Darstellung des p-T Phasendiagramms von V2 O5 aus den Daten der Hochdruckexperimente (große Symbole), der theoretischen Berechnungen und der Literatur (kleine Symbole). Die Phasengrenzen sind gepunktete und die Schmelzkurve ist als gestrichelte rote Linie dargestellt. . . . . 76 3.51 Plot der Rietveld-Verfeinerung für K6 (SeO4 )(SeO5 bei T = 25 °C (λ = 0,64895 Å). Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung in Raumgruppe P41 21 2 (grüne Linie), die Reflexlagen von K6 (SeO4 )(SeO5 , sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. . . . . . . . . . 79 3.52 Koordinationsumgebung der beiden Selenatome K6 (SeO4 )(SeO5 . . . . . . 81 3.53 Blick auf die Kristallstruktur von K6 (SeO4 )(SeO5 ) entlang [010]. Die Se6+ mit trigonal bipyramidaler Koordination ist in Blau und Se6+ mit tetraedrischer Koordination ist in Grün dargestellt. Die Kaliumatome sind hellgelb gezeichnet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 3.54 Koordinationsumgebung der drei kristallographisch unabhängigen Kalium Atome in K6 (SeO4 )(SeO5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 3.55 Heizguinieraufnahme von H6 As14 O31 im Temperaturbereich 20 °C 350 °C - 20 °C. Die Phasenumwandlung von H6 As14 O31 zu As2 O5 erfolgt bei ≈170 °C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.56 Ausschnitt aus der Kristallstruktur von H6 As14 O31 entlang der c-Achse mit den trigonalen Kanälen nach der Rietveldanpassung ohne die Wasserstoffatome. Die Karte der nachfolgenden Berechnung der Differnzelektronendichte ist überlagert und zeigt deutlich die Positionen der Wasserstoffatome in zwei unterschiedlichen Höhen innerhalb der Kanäle. . . . . 86 3.57 Plot der Rietveld-Verfeinerung für H6 As14 O31 bei T = 25 °C (λ = 0,24804 Å) nach Hochdruckversuch bei 6 GPa und 580 °C. Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten RietveldVerfeinerung in Raumgruppe P63 (grüne Linie), die Reflexlagen von H6 As14 O31 (Schwarz) und As2 O5 (Rot), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. . . . . . . . . . . . 87 3.58 Blick auf die Kristallstruktur von H6 As14 O31 entlang [001]. Die Arsenatome sind in Grau, die Sauerstoffatome in Rot und die Wasserstoffatome in Hellblau dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 3.59 Darstellung der Koordinationspolyeder der drei kristallographisch unabhängigen Arsenatome. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 175 3.60 Darstellung der aus Wasserstoffatomen aufgebauten Oktaeder in den Kanälen und der Struktur von H6 As14 O31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.61 Blick auf die Kristallstruktur von As3 O5 OH160 entlang der b-Achse. Arsen ist in Grau und Sauerstoff in Rot dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . 92 3.62 Plot der Rietveld-Verfeinerung für PdAs2 O6 bei T = 25 °C (λ = 0,7093 Å). Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung in Raumgruppe P-31m (grüne Linie), die Reflexlagen von PdAs2 O6 (Schwarz) und PdO (Rot), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. . . . . . . 95 3.63 Blick auf die Kristallstruktur von PdAs2 O6 entlang [001] (oberes Bild) und [010] (unteres Bild). Palladium ist in Violett, Arsen in Hellgrau und Sauerstoff in Rot dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.64 Abbildung des Ramanspektrums für PdAs2 O6 . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.65 Messung der magnetischen Suszeptibilität von PdAs2 O6 bei einem Feld von 1 Tesla. Auftragung von 1/χ mol [mol/emu] (volle Kreise) und χ·T [emu·K/mol] (offene Kreise) gegen T [K] . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 3.66 Plot der Rietveld-Verfeinerung des Neutronenpulverdiffraktogrammes für PdAs2 O6 bei T = 5 K. Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung (grüne Linie), die Reflexlagen von PdAs2 O6 (Schwarz), der magnetischen Phase (Orange) und PdO (Blau), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 3.67 Plot der Rietveld-Verfeinerung des Neutronenpulverdiffraktogrammes für PdAs2 O6 bei T = 200 K. Aufgetragen sind das beobachtete Profil (rote Kreuze), das Profil der besten Rietveld-Verfeinerung (grüne Linie), die Reflexlagen von PdAs2 O6 (Schwarz) und PdO (Blau), sowie die Differenzkurve (unten) zwischen beobachtetem und berechnetem Profil. . . . . 101 3.68 Darstellung der magnetischen Struktur von PdAs2 O6 aus den Daten der Neutronenbeugung bei 5K entlang [001]. Die blauen Pfeile gegen die Orientierung der magnetischen Momente an. Palladium ist in Violett, Arsen in Hellgrau und Sauerstoff in Rot dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . . 102 3.69 Darstellung der magnetischen Struktur von PdAs2 O6 aus den Daten der Neutronenbeugung bei 5K entlang [010]. Die blauen Pfeile gegen die Orientierung der magnetischen Momente an. Palladium ist in Violett, Arsen in Hellgrau und Sauerstoff in Rot dargestellt. . . . . . . . . . . . . . . . 103 176 TABELLENVERZEICHNIS Tabellenverzeichnis 3.1 3.2 Kristallographische und analytische Daten und Daten für die beiden neuen Phasen β - und γ-SeO2 (Standardabweichung in Klammern) . . . . . . 20 Atompositionen und isotrope thermische Auslenkungsparameter für β SeO2 und γ-SeO2 (Standardabweichung in Klammern) . . . . . . . . . . 21 3.3 Übersicht über die Bindungslängen in der Literatur erwähnten und den beiden neuen Phasen von Selendioxid (Standardabweichung in Klammern) 23 3.4 Übersicht über die Winkel in der Literatur erwähnten und den beiden neuen Phasen von Selendioxid (Standardabweichung in Klammern) . . . . . 24 Übersicht über die Motive der gegenseitigen Zuordnung [pm], der effektiven Koordinationszahl (ECoN) und der mittleren effektiven Ionenradien (MEFIR) in pm für alle Modifikationen des Selendioxides . . . . . . . . 26 Übersicht über den Madelunganteil der Gitterenergie für die verschiedenen SeO2 -Modifikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Übersicht über die Raman-Daten der verschiedenen SeO2 -Modifikationen im Vergleich mit Referenzwerten für α-SeO2 aus der Literatur56 . . . . . 29 Ausgewählte kristallographische Daten und die Ergebnisse der Strukturverfeinerung von γ-Sb2 O3 (Standardabweichung in Klammern). . . . . . 32 Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für γ-Sb2 O3 (Standardabweichung in Klammern). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.10 Übersicht über die Atomabstände (pm) und Winkel (°) in γ-Sb2 O3 (Standardabweichung in Klammern) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.11 Berechnung der Valenzsummen für γ-Sb2 O3 (mit und ohne Berücksichtigung der van der Waals-Radien). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.12 Übersicht über die Motive der gegenseitigen Zuordnung, der effektiven Koordinationszahl (ECoN) und der mittleren effektiven Ionenradien (MEFIR) [pm] für die verschiedenen Modifikationen von Sb2 O3 . . . . . . . . 37 3.13 Vergleich der MAPLE-Werte für γ-Sb2 O3 , α-Sb2 O3 58 und β -Sb2 O3 .59 . . 38 3.14 Kristallographische Daten und Güte der Rietveld-Anpassung für α- und β -Sb2 O4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.15 Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für α-Sb2 O4 . . . . . . . 46 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 TABELLENVERZEICHNIS 177 3.16 Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für β -Sb2 O4 . . . . . . . 46 3.17 Vergleich der Atomabstände [pm] aus der Rietveld-Anpassung für α- und β -Sb2 O4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.18 Vergleich der Winkel [°] aus der Rietveld-Anpassung für α- und β -Sb2 O4 . 48 3.19 Vergleich der MAPLE-Werte für α-Sb2 O4 und β -Sb2 O4 . . . . . . . . . . 48 3.20 Ausgewählte kristallographische Daten und Ergebnisse der Strukturverfeinerung von β -BiF3 (Standardabweichung in Klammern). . . . . . . . . 53 3.21 Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für β -BiF3 (Standardabweichung in Klammern). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.22 Übersicht über die Atomabstände (pm) und Winkel (°) in β -BiF3 (Standardabweichung in Klammern) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.23 Übersicht über die Motive der gegenseitigen Zuordnung, der effektiven Koordinationszahl (ECoN) und der mittleren effektiven Ionenradien (MEFIR) [pm] für α 84 - und β -BiF3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.24 Vergleich der MAPLE-Werte für α-BiF3 84 und β -BiF3 . . . . . . . . . . . 57 3.25 Kristallographische und analytische Daten von γ-As2 O5 (Standardabweichung in Klammern). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.26 Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für γ-As2 O5 (Standardabweichung in Klammern). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3.27 Übersicht über die Bindungslängen (pm) und -winkel (°) in γ-As2 O5 (Standardabweichung in Klammern) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3.28 Vergleich der MAPLE-Werte für γ-As2 O5 , αAs2 O5 90, 91 und β -As2 O5 .93 67 3.29 Kristallographische und analytische Daten von δ -V2 O5 (Standardabweichung in Klammern). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.30 Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für δ -V2 O5 (Standardabweichung in Klammern). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.31 Übersicht über die Bindungslängen (pm) und -winkel (°) in δ -V2 O5 (Standardabweichung in Klammern) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.32 Kristallographische und analytische Daten von K6 (SeO4 )(SeO5 ) (Standardabweichung in Klammern). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 178 TABELLENVERZEICHNIS 3.33 Atompositionen und isotrope thermische Auslenkungsparameter für K6 (SeO4 )(SeO5 ) (Standardabweichung in Klammern). . . . . . . . . . . 81 3.34 Übersicht über ausgewählte Bindungslängen (in pm) und -winkel (in °) in Hexakaliumpentaoxotetraselenat(VI) (Standardabweichung in Klammern). 82 3.35 MAPLE-Tabelle für K6 (SeO4 )(SeO5 ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 3.36 Kristallographische und analytische Daten von H6 AsIII 7 AsV 7 O31 (Standardabweichung in Klammern). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.37 Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für H6 As14 O31 (Standardabweichung in Klammern). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.38 Übersicht über die Bindungslängen (pm) und -winkel (°) in H6 As14 O31 (Standardabweichung in Klammern) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 3.39 Kristallographische und analytische Daten von PdAs2 O6 (Standardabweichung in Klammern) . . . . . . . . . . . . . . . 97 3.40 Atompositionen und isotrope Temperaturfaktoren für PdAs2 O6 (Standardabweichung in Klammern) . . . . . . . . . . . . . . . 97 3.41 Übersicht über die Atomabstände (pm) und Winkel (°) in Palladium(II)metaarsenat (Standardabweichung in Klammern) . . . . . . . . . . 98 3.42 Ramandaten von PdAs2 O6 im Vergleich mit den Daten von CaAs2 O6 und PbAs2 O6 173 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 3.43 Kristallographische Daten von PdAs2 O6 aus den Daten der Neutronenmessung (Standardabweichung in Klammern). . . . . . . . . . . . . . . . 100 Publikationen – D. Orosel, O. Leynaud, P. Balog, M. Jansen, „Pressure–temperature phase diagram of SeO2 . Characterization of new phases“, J. Solid State Chem. 2004, 177, 1631 – D. Orosel, P. Balog, H. Liu, J. Qian, M. Jansen, „Sb2 O4 at high pressures and high temperatures“, J. Solid State Chem. 2005, 178, 74 – D.Orosel, M. Jansen, „PdAs2 O6 , das erste paramagnetische Palladiumoxid“, Z. Anorg. Allg. Chem. 2006, 632, 1131 – P.Balog, D.Orosel, Z. Cancarevic, C. Schön, M. Jansen, „V2 O5 phase diagram revisited at high pressures and high temperatures“, J. Alloys Comp. 2006, angenommen – D.Orosel, R. Dinnebier, M. Jansen, „High Pressure Synthesis and Structure Determination of K6 (SeO4 )(SeO5 ), the First Potassium Oxoselenate(VI)“, Inorg. Chem. 2006, angenommen – D.Orosel, R. Dinnebier, P. Balog, M. Jansen, „The Crystal Structure of a New Mixed Valence Arsenic(III,V)oxoacid H6 As3+ 7 As5+ 7 O31 “, Z. Kristallogr. 2006, eingereicht Lebenslauf Name Geburtstag Geburtsort Familienstand Denis Orosel 26.Oktober 1970 Nürnberg verheiratet Schulausbildung 1977 - 1981 1981 - 1991 Grundschule Uhlandstrasse in Nürnberg Hans-Sachs-Gymnasium in Nürnberg Hochschulstudium 1991 – 1994 1995 – 2001 Nov. 1997 Nov. 2001 Promotion Juni 2002 - Dez. 2006 Studium der Chemie an der Friedrich-Alexander-Universität in Erlangen Studium der Mineralogie an der Friedrich-Alexander-Universität in Erlangen Vordiplom Mineralogie Diplom in Mineralogie Diplomarbeit mit dem Thema: Untersuchung der Phasenbeziehungen im Al-reichen Teil der Systeme Eu2 O3 – Al2 O3 – MgO und EuO – Al2 O3 – MgO Anfertigung der Dissertation am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart, unter der Leitung von Prof. Dr. Dr. h.c. M. Jansen Thema: Untersuchung von Druckumwandlungen an Oxiden und Fluoriden und Synthese neuer Verbindungen Hiermit erkläre ich, dass ich diese Dissertation unter Verwendung der angegebenen Hilfsmittel selbstständig angefertigt und bisher noch keinen Promotionsversuch unternommen habe. Denis Orosel