Forschung
Untersuchungen zu Alkalimetall-Trieliden ATr (A=Na, K, Rb, Cs; Tr=In, Tl)
Fast 90 Jahre nach der ersten Beschreibung der NaTl Struktur nimmt das Zintl-Klemm-Konzept eine zentrale Position ein bei der Beschreibung intermetallischer Verbindungen, die aus der Kombination eines elektropositiven Metalls mit Elementen rechts der Zintl-Linie (zwischen Gruppe 13 und 14 im PSE) bestehen. Interessanterweise befindet sich mit Thallium das Element, auf dem dieses Konzept beruht, links der Zintl-Linie.
Die älteste charakterisierte Zintl-Phase ist kubisches Natriumthallid, das von Zintl selbst in sehr sorgfältigen Untersuchungen mit den für die damalige Zeit möglichen Methoden charakterisiert wurde. Kombinationen von elektropositiven Metallen mit Thallium (Thallide) können als Grenzgänger zwischen klassischen intermetallischen Verbindungen und Zintl-Phasen verstanden werden. Als schweres Gruppe-13-Element links der Zintl-Linie sind hier keine klassischen polyanionischen Salze zu erwarten, allerdings scheinen trotzdem signifikante Tl-Tl Wechselwirkungen bei der Strukturbildung eine Rolle zu spielen. So findet man neben isolierten Clustern zwei- und dreidimensionale Netzwerke, abhängig vom Anteil und der Art des beteiligten elektropositiven Metalls. Die gebildeten Thallium Substrukturen lassen sich in manchen Fällen mit dem klassischen Zintl-Klemm-Konzept mit formalem Übertrag der Valenzelektronen des elektropositiven Elements auf Thallium erklären. In einigen Fällen versagt aber diese Beschreibung und die resultierenden Verbindungen können den klassischen intermetallischen Verbindungen zugeordnet werden.
Ziel dieses Projektes ist es, die Strukturchemie der Elemente Thallium und Indium in formal negativen Oxidationsstufen zu erweitern. Dabei soll besonderer Fokus auf die Rolle der Alkalimetalle bei der Strukturbildung gelegt werden. Bei der Synthese der Verbindungen verwenden wir deshalb meist mehrere Alkalimetalle gleichzeitig. Die Kristallstrukturen ermöglichen genauere Einblicke zu deren Beitrag bei der Strukturbildung.
Am Projekt mitwirkend: Vanessa Schwinghammer Melissa Janesch
Lehre
WINTERSEMESTER 2023/24
- Seminar "Analytische Methoden der Anorganischen Chemie", Teil X-Ray (53103)
- Seminar zum Praktikum "Untersuchungsmethoden der anorganischen Chemie", Teil X-Ray (53104)
- Seminar "Röntgenstrukturanalyse - Vom Kristall zum Reflex und zurück" (gemeinsam mit Dr. M. Bodensteiner) (53454)
- Praktikum "Einführung in die Einkristall Röntgenstrukturanalyse - Theorie und Praxis" (gemeinsam mit Dr. M. Bodensteiner) (53240)
- Vertiefungsseminar zur Veranstaltung "Allgemeine Chemie" (1. Semester) analytischer und anorganischer Teil (53082) Fr, 14:30-16:00 Uhr digital über Zoom (53082)
- Übungen zur Veranstaltung "Allgemeine Chemie - Anorganischer und analytischer Teil" (53082a), gem. mit Tutoren, Di, Mi, Do, 12-13 Uhr, CH12.0.18
- Seminar Staatsexamen (AC) (53401) Mo, 14.00-16.00 Uhr, H48/hybrid.
Sommersemester 2023
- Grundlagen der Anorganischen Chemie (Wirtschaftschemie) (53106)
Vorlesung: Mi 12.00-14.00 Uhr, H46
Übung: Di 13-14 Uhr, H45
Unterlagen
- Seminar Staatsexamen AC (vertieft) (53401), Mo 14.00-16.00 Uhr, hybrid in H48 Unterlagen
- Ich hab zwar keine Lösung, bewundere aber das Problem (X-Ray, gemeinsam mit Dr. Bodensteiner und Tutoren) (53459)
- Praktikum Einkristallstrukturanalyse (gemeinsam mit Dr. Bodensteiner) (53240)
Publikationen
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Na7RbTl4 — A New Ternary Zintl Phase Containing [Tl4]8– Tetrahedra
V.F. Schwinghammer, M. Janesch, N. Korber, S. Gärtner, Z. Anorg. Allg. Chem., 2022, e202200332. DOI: 10.1002/zaac.202200332
- Single Crystal X-Ray Structure Analyses of Binary and Ternary Compounds A49Tl108+x (A=K, Rb, Cs; x=0-1.76) Related to the K49Tl108 Type Structure
V.F. Schwinghammer, M. Janesch, F. Kleemiss, S. Gärtner, Z. Anorg. Allg. Chem. 648, 1-7 (2022) DOI: 10.1002/zaac.202200117
- The Role of Different Alkali Metals in the A15Tl27 Type Structure and the Synthesis and X-ray Structure Analysis of a New Substitutional Variant Cs14.53Tl28.4
V.F. Schwinghammer, S.M. Tiefenthaler, S. Gärtner, Materials 14, 7512 (2021) DOI: 10.3390/ma14247512
- Spotlight on Alkali Metals: The Structural Chemistry of Alkali Metal Thallides
S. Gärtner, Crystals 10, 1013 (2020) DOI: 10.3390/cryst10111013
- Synthesis of the Tetragonal Phase of Zintl’s NaTl and Its Structure Determination from Powder Diffraction Data
S. Tiefenthaler, N. Korber, S. Gärtner, Materials 12, 1356 (2019) DOI:10.3390/ma12081356 -
Elusive Zintl Ions [μ HSi₄]³⁻ and [Si₅]²⁻ in Liquid Ammonia: Protonation States, Sites, and Bonding Situation by NMR and Theory
F. Hastreiter, C. Lorenz, J. Hioe, S. Gärtner, L. Nanjundappa, N. Korber, R. M. Gschwind, Angew. Chem. 58, 3133 (2019) DOI:10.1002/anie.201812955 -
Structural Chemistry of Halide including Thallides A8Tl11X1−n (A = K, Rb, Cs; X = Cl, Br; n = 0.1–0.9)
S. Gärtner, S. Tiefenthaler, N. Korber, S. Stempfhuber, B. Hischa, Crystals 8, 319 (2018) DOI:10.3390/cryst8080319
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Single Crystal X-ray Structure Analyses of Thallides: Halide Incorporation and Mixed Alkali Sites in A8Tl11X (A = K, Rb, Cs; X = Cl, Br)
S. Gärtner, S. Tiefenthaler, Proceedings 2, 1124 (2018) DOI:10.3390/IECC_2018-05259 -
Structure of [HSi₉]³⁻ in Solid State and Its Unexpectedly High Dynamics in Solution
C. Lorenz, F. Hastreiter, J. Hioe, L. Nanjundappa, S. Gärtner, N. Korber, R. M. Gschwind, Angew. Chem. 130, 13138 (2018) DOI:10.1002/ange.201807080 -
Ammoniates of Zintl Phases: Similarities and Differences of Binary Phases A₄E₄ and Their Corresponding Solvates
C. Lorenz, S. Gärtner, N. Korber, Crystals 8, 276 (2018) DOI:10.3390/cryst8070276 -
Dinuclear indium and thallium diyls: biscarbenoids or metal cluster?
M. Desat, S. Gaertner, R. Kretschmer, Chem.Commun. 53, 1510-1513 (2017)
DOI:10.1039/C6CC09488K -
Si₄⁴⁻ in Solution - First Solvate Crystal Structure of the Ligand-free Tetrasilicide Tetraanion in Rb₁.₂K₂.₈Si₄ ⋅ 7 NH₃
C. Lorenz, S. Gaertner, N. Korber, Z. Anorg. Allg. Chem. 643, 141-145 (2017)
DOI:10.1002/zaac.201600336 -
Selective P4 Activation by a Highly Reduced Cobaltate: Synthesis of Dicobalt Tetraphosphido Complexes
S. Pelties, T. Maier, D. Herrmann, B. de Bruin, C. Rebreyend, S. Gaertner, I. G. Shenderovich, R. Wolf, Chem. Eur. J. 23, 6094-6102 (2017)
DOI:10.1002/chem.201603296 -
Co-crystallization of Half-sandwich (RM,RC)/(SM,RC)-Diastereomers in Single Crystals
H. Brunner, T. Tsuno, M. Bodensteiner, S. Gaertner, C. Miyahara, S. Ito, T. Kurosawa, K. Koyama, Eur. J. Inorg. Chem. 2016, 5405-5410 (2016)
DOI:10.1002/ejic.201600962
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The first chelate-free crystal structure of a silicide transition metal complex K₀.₂₈Rb₇.₇₂[Si₉Ni(CO)₂]₂⋅16NH₃
S. Gärtner, M. Hamberger, N. Korber, Crystals 5, 275-282 (2015) DOI:10.3390/cryst5030275 -
Stability and Conversion of Tin Zintl Anions in Liquid Ammonia Investigated by NMR Spectroscopy
F. Fendt, C. Koch, M. Neumeier, S. Gärtner, R. M. Gschwind, N. Korber, Chem. Eur. J. 21, 14539-14544 (2015) DOI:10.1002/chem.201501100 -
About the polymorphism of [Li(C₄H₈O)₃]I: crystal structures of trigonal and tetragonal polymorphs
S. Gärtner, T. Gärtner, R. M. Gschwind, N. Korber, Acta Cryst. E70, 555-558 (2014) DOI:10.1107/S160053681402529X -
Coordination preferences of the alkali cations sodium and caesium in the mixed-cationic Zintl ammoniate Cs₃.₂Na₀.₈Ge₉·5.3NH₃
S. Gärtner, C. Suchentrunk, N. Korber, Acta Crystallogr. C70, 1036-1039 (2014) DOI:10.1107/S2053229614021998 -
Reaction of Sn₄⁴⁻ in liquid ammonia: the formation of Rb₆[(η²-Sn₄)Zn(η³-Sn₄)]·5NH₃
F. Fendt, C. Koch, S. Gärtner, N. Korber, Dalton Trans. 42, 15548-15550 (2013) DOI:10.1039/C3DT51932E -
Zintl Anions S. Gärtner, N. Korber, in: K. Poeppelmeier (Ed.), J. Reedijk (Ed.), Main-Group Elements, Comprehensive Inorganic Chemistry II (Second Edition) 1, Elsevier Ltd., Amsterdam Oxford Waltham (2013) S. 251-267; ISBN 978-0-08-096529-1 DOI:10.1016/B978-0-08-097774-4.00110-8
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NMR-spektroskopische Detektion der schwer zu fassenden hochgeladenen Zintl-Ionen Si₄⁴⁻ und Sn₄⁴⁻ in flüssigem Ammoniak
M. Neumeier, F. Fendt, S. Gärtner, C. Koch, T. Gärtner, N. Korber, R. M. Gschwind, Angew. Chem. 125, 4579-4582 (2013) DOI:10.1002/ange.201209578 -
[Rb(18-crown-6)][Rb([2.2.2]-cryptand)]Rb₂Sn₉·5NH₃
S. Gärtner, N. Korber, Acta Crystallogr. E67, m613-m614 (2011) DOI:10.1107/S1600536811013997 -
Polyanions of group 14 and Group 15 elements in alkali and alkaline earth metal solid state compounds and solvate structures S. Gärtner, N. Korber, in: T. F. Fässler (Ed.), Zintl Ions, Structure and Bonding 140, Springer, Berlin Heidelberg (2011) S. 25-57; ISBN 978-3-642-21180-5 DOI:10.1007/430_2011_43
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Dissolving Silicides: Syntheses and Crystal Structures of New Ammoniates Containing Si₅²⁻ and Si₉⁴⁻ Polyanions and the Role of Ammonia of Crystallisation
S. Joseph, C. Suchentrunk, N. Korber, Z. Naturforsch. 65b, 1059-1065 (2010)
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Chemie mit substituentenfreien Silicium-Clustern in Lösung – ein Übergangsmetallkomplex eines Polysilicid-Anions
S. Joseph, M. Hamberger, F. Mutzbauer, O. Härtl, M. Meier, N. Korber, Angew. Chem. 121, 8926-8929 (2009) DOI:10.1002/ange.200904242 -
Si₉⁴⁻ Anions in Solution - Structures of the Solvates Rb₄Si₉·4.75NH₃ and [Rb(18-crown-6)]Rb₃Si₉⋅4NH₃, and Chemical Bonding in Si₉⁴⁻
S. Joseph, C. Suchentrunk, F. Kraus, N. Korber, Eur. J. Inorg. Chem., 4641-4647 (2009) DOI:10.1002/ejic.200900230
Was gibt's Neues?
KKR und Wien2K Workshop Teil 1 in Regensburg
Vom 24.-27.07.2023 hatten wir Besuch von der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Ján Minár aus dem New Technologies Research Centre der University of West Bohemia in Pilsen. Ján Minár und seine Mitarbeiter zeigten uns neue theoretische Methoden (KKR und Wien2K) und ihre Ausstattung im Labor, mit der wir Fragen zu den ternären Alkalimetall Trieliden zu klären versuchen. Außerdem zeigten wir ihnen unsere Arbeitsweise zur Festkörperherstellung, Labormöglichkeiten und Einkristallröntgendiffraktometer in der ZA.
18th European Conference on Solid State Chemistry in Prag
In einem alten Benediktiner Kloster im westen von Prag fand vom 09.-12.07.2023 die 18. Europäische Festkörpertagung ECSSC statt. Neben spannenden Vorträgen zu Perovskiten, Batteriematerialien, Untersuchungsmethoden und vielem mehr, konnten wir auch unsere eigenen Ergebnisse bei einer der beiden Postersessions präsentieren. Nach den informativen aber zugleich anstrengenden Konferenztagen bei ca. 37°C konnten wir die goldene Stadt bei Nacht gemeinsam mit weiteren Konferenzteilnehmern genießen.
Besuch des AK Hoch
Nachdem sich Steffi und Constantin Hoch (LMU) im März bei der DGK in Frankfurt am Main das erste Mal in Persona getroffen hatten, wurde Tino so gleich zu einem Vortrag im AC Kolloquium eingeladen. Am 29.06.2023 war es dann so weit.
Als Empfangskommitee holten Steffi und Vanessa den AK Hoch (Tino, Daniel, Lukas, Irina und Timo) vom Bahnhof in Regensburg ab. Daraufhin startete ein straffes Programm für die Fünf. Während Tino fast die ganze Zeit mit Gesprächen mit anderen Professoren beschäftigt war, besichtigten wir unsere Labore und zeigten Arbeitstechniken des AK Korbers/ der AG Gärtner wie die Cäsiumdarstellung nach Hackspill, Tantalschweißen, Ammoniak kondensieren und Kristalle suchen unter Stickstoffkühlung.
Nach dem super interessanten Vortrag von Tino klang der Abend beim ersten AC Sommerfest im Chemie Biergarten aus.
Festkörpersymposium in Hirschegg
Nach ca. 15 Jahren nahmen wir als Regensburger Vertretung vom 08.06.-11.06.2023 wieder am Festkörpersymposium in Hirschegg teil. Zusätzlich war es (vermutlich) das 50. Jubiläum, was am Freitag nach dem Wandern durch ein besonderes Abendessen zelebriert wurde. Es gab insgesamt 34 Kurzvorträge, wobei Vanessa davon den letzten halten durfte. Der Abendvortrag von PD Constantin Hoch (LMU) war der Geschichte des Ammoniumamalgam gewidmet.
31. Jahrestagung der DGK in Frankfurt
Nachdem am Montag, den 27.03.2023 ein deutschlandweiter Streik des Nah- und Fernverkehrs stattfand und die 31. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Kristallographie in Frankfurt am Main startete, ging es spontan mit dem Auto statt mit dem ICE von Regensburg nach Frankfurt. Auf Grund dessen war die Tagung am Montag noch etwas spärlich besucht, was sich aber in den darauffolgenden Tagen änderte. Nach einem Tag voller spannender Vorträge endete der Dienstag mit der ersten Postersession, in welcher wir unsere Poster präsentierten. Am Mittwoch hielt Steffi einen Vortrag in der Inorganic Structural Chemistry Session. Der Tag wurde mit dem Social Evening in Schuch's Restaurant abgerundet. Am letzten Tagungstag wurde Melissa für ihr Poster zum Thema "Investigating the Role of Alkali Metals in the Structure Type K14Cd9Tl21" einen von drei Posterpreisen überreicht. Dabei erhielt sie einen Geldpreis von 200 € und einen riesigen Blumenstrauß. Am Nachmittag besuchten wir Rigaku während einer Lab Tour in Neu-Isenburg bevor es mit dem ICE wieder zurück nach Regensurg ging.
Poster Melissa, Poster Vanessa, Vortrag Steffi
21st Conference on Inorganic Chemistry by GDCH divisions of Inorganic Chemistry (Wöhler-Vereinigung) and Solid-State Chemistry & Materials Research (Festkörperchemie und Materialforschung)
Geimeinsam mit dem Rest des AK Korbers ging es für uns (Melissa, Vanessa, AG Gärtner) vom 26.-28.09.2022 nach Marburg zur 21. Konferenz für Anorganische Chemie der GDCH Abteilungen Wöhler-Vereinigung und Festkörperchemie und Materialforschung. Wir präsentierten dabei (fast) alle ein Poster. Abgerundet wurde die Tagung mit einem Social Evening im Hotel Restaurant Dammühle.
30. Jahrestagung der DGK
Die 30. Jahrestagung der Deutsch Gesellschaft für Kristallographie wurde vom 14.-17.03.2022 als Online-Tagung abgehalten, nachdem eine Präsenzveranstalltung in München auf Grund der Pandemie nicht möglich war. Nichtsdestotrotz konnten wir ein gemeinsames Poster zu der ternären Verbindung Na7RbTl4 präsentieren. Zusätzlich dazu hielt Steffi einen Vortrag über die Alkalimetall-Thallid Verbindungen im ungefähren Alkalimetall zu Thallium Verhältnis 1:2.
