Borosulfate sind vielversprechende, noch vergleichsweise junge, kristalline Verbindungen in der anorganischen Chemie. 2012 wurde erstmalig die Struktur eines Borosulfats von der Arbeitsgruppe H?ppe an der Universit?t Augsburg mittels Einkristall-R?ntgendiffraktometrie aufgekl?rt. Sie sind strukturell mit Silikaten verwandt und zeichnen sich durch eine besonders gro?e Vielfalt an Strukturen und ungew?hnliche chemische Eigenschaften aus. H?ppe betont, dass Borosulfate für eine ganze Reihe von Anwendungen interessant sind, z. B. für Leuchtstoffe im UV-Bereich, Ionenleiter für moderne Batterien oder auch für die Katalyse bei Industrieanwendungen.

Ein zentrales Merkmal: ihre au?ergew?hnlich schwache Koordinationskraft, also die geringe St?rke, mit der sie 新万博体育下载_万博体育app【投注官网】lionen binden.

Forscherinnen und Forscher der Universit?t Augsburg haben dieses Ph?nomen nun in Zusammenarbeit mit einem Team aus Münster erneut experimentell belegt – mithilfe der sogenannten M??bauer-Spektroskopie an neuen Antimon-Borosulfaten. Diese Spektroskopie erlaubt einen Blick in die chemische Bindung der untersuchten Antimon-Atome.

Negativer Rekordwert als klarer Beweis

Im Zentrum der Studie stehen neue Verbindungen der Zusammensetzung SbX[B(SO?)?]?, in denen Antimon mit verschiedenen einwertigen Kationen wie Kalium, Rubidium, C?sium, Ammonium oder sogar Silber, Thallium und Nitrosyl kombiniert ist. Trotz unterschiedlicher Kationen bleibt die grundlegende Anionenstruktur erhalten.

Die entscheidende Entdeckung gelang bei der spektroskopischen Untersuchung: Die gemessene Isomerieverschiebung des Antimons betr?gt im Mittel rund –22 Millimeter pro Sekunde, ein bislang nicht beobachteter Wert in der M??bauer-Spektroskopie von Antimon. Erstautor Erich Turgunbajew, Doktorand an der Universit?t Augsburg, weist darauf hin, dass solch stark negative Werte eine sehr hohe s-Elektronendichte am Antimon-Kern anzeigen und damit die extrem schwache Koordination durch das polymere Borosulfat-Anion belegen.

Zum Vergleich: Selbst Antimon-Verbindungen, die bislang als besonders schwach koordiniert galten, zeigen deutlich weniger negative Werte. Die vorgestellten Messungen setzen damit eine neue Referenz.

Struktur, Elektronenpaar und neue Bausteine

Die Studie zeigt zudem, dass nicht nur die Gr??e der einwertigen Kationen, sondern auch das sogenannte freie Elektronenpaar des dreiwertigen Antimons strukturbestimmend sind. Je nach Zusammenspiel dieser Faktoren kristallisieren die Verbindungen in unterschiedlichen Raumgruppen.

?berraschend entdeckte das Team au?erdem eine zweite Gruppe von Verbindungen: SbX[B?O?(SO?)?] mit Lithium oder Natrium. Diese Borosulfate besitzen ein v?llig neues, eindimensional polymeres Anion mit B-O-B-Brücken und bilden einen bislang unbekannten Strukturtyp – ein weiterer Hinweis auf die au?ergew?hnliche Vielseitigkeit dieser Stoffklasse.

Theorie best?tigt Experiment

Begleitende quantenchemische DFT-Berechnungen eines Teams der RWTH Aachen best?tigen die experimentellen Ergebnisse und zeigen einen direkten Zusammenhang zwischen Elektronendichte am Kern und Isomerieverschiebung. Weitere Methoden wie Infrarotspektroskopie, thermische Analyse und temperaturabh?ngige R?ntgenbeugung erg?nzen das umfassende Bild der neuen Materialien.

Fundamentale Erkenntnisse mit Perspektive

Die Arbeit liefert nicht nur einen spektakul?ren spektroskopischen Rekord, sondern vertieft das grundlegende Verst?ndnis der chemischen Bindung in Borosulfaten. Solche Erkenntnisse sind entscheidend, um gezielt neue Materialien mit ma?geschneiderten Eigenschaften zu entwickeln – etwa für Optik, Energiespeicherung oder Festk?rperchemie.

Die Publikation

• https://doi.org/10.1002/anie.202521198 (englische Version)
• https://doi.org/10.1002/ange.202521198 (deutsche Version)