Dr. Stefanie Gärtner

Untersuchungen zu Alkalimetall-Thalliden

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 des Elements Thallium 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

• 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.

• Grundlagen der Anorganischen Chemie (Wirtschaftschemie) (53106)
  Vorlesung: Di 15.00-16.30 Uhr, ZOOM
  Übung: Fr 10-11 Uhr, ZOOM
  Unterlagen

• Seminar Staatsexamen AC (vertieft) (53401), Mo 14.00-16.00 Uhr, ZOOM/Präsenz 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)

Investigations on Tetragonally Distorted Sodium Thallide NaTl‐tI8 S. Tiefenthaler, M. Schlosser, F. Pielnhofer, I. G. Shenderovich, A. Pfitzner, S. Gärtner, Z. Anorg. Allg. Chem. 646, 82 (2020) DOI:10.1002/zaac.201900269

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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

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  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

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  Structural Chemistry of Halide including Thallides A₈Tl₁₁X_1−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

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  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

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  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

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  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

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  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

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  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

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  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

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  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

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  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

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  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

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  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

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  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

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  [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

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  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

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  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