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Indium(III) chloride forms in water with potassium 1,2-dithiooxalate (dto) and potassium 1,2-dithiosquarate (dtsq) stable coordination compounds. Due to the higher bridging ability of the 1,2-dithiooxalate ligand in all cases only thiooxalate bridged binuclear complexes were found. From 1,2-dithioquadratate with an identical donor atom set mononuclear trischelates could be isolated. Five crystalline complexes, (BzlMe(3)N)(4)[(dto)(2)In(dto)In(dto)(2)] (1), (BzlPh(3)P)(4)[(dto)(2)In(dto)In(dto)(2)] (2), (BzlMe(3)N)(3)[In(dtsq)(3)] (3), (Bu4N)(3)[In(dtsq)(3)] (4) and (Ph4P)[In(dtsq)(2)(DMF)(2)] (5), have been isolated and characterized by X-ray analyses. Due to the type of the complex and the cations involved these compounds crystallize in different space groups with the following parameters: 1, monoclinic in P2(1)/c with a = 14.4035(5) Angstrom, b = 10.8141(5) Angstrom, c = 23.3698(9) Angstrom, beta = 124.664(2)degrees, and Z = 2; 2, triclinic in P (1) over bar with a = 11.3872(7) Angstrom, b = 13.6669(9) Angstrom, c = 17.4296(10) Angstrom, alpha = 88.883(5)degrees, beta = 96.763(1)degrees, gamma = 74.587(5)degrees, and Z = 1; 3, hexagonal in R3 with a = 20.6501(16) Angstrom, b = 20.6501(16) Angstrom, c = 19.0706(13) Angstrom and Z = 6; 4, monoclinic in P21/c with a = 22.7650(15) Angstrom, b = 20.4656(10) Angstrom, c = 14.4770(9) Angstrom, P
A series of new 2 2'-bipyridine/1 2-dithiolate transition metal complexes has been synthesised and characterised As 1,2-dithiolate ligands 1,2 dithiooxalate (dto) and 1 2-dithiosquarate (dtsq) were used It follows from the IR spectra that the multidentate dithiolate ligands coordinate exclusively via their sulfur atoms forming an MN2S2 coordination sphere The central metal ions (M) are Cu2+ Ni2+ Pd2+ Pt2+, and Zn2+ The complex [Cu-II(bpy)(dto)] could be studied by EPR spectroscopy and was measured as powder diamagnetically diluted in the isostructural [Ni-II(bpy)(dto)] host structure The spin density contribution calculated from the experimental parameters is compared with the electronic situation in the frontier orbitals namely in the semi occupied SOMO of the copper complex derived from quantum chemical calculations on different levels (EHT and DFT)
Gegenstand der Dissertation ist die größen- und eigenschaftsoptimierte Synthese und Charakterisierung von anorganischen Nanopartikeln in einer geeigneten Polyelektrolytmodifizierten Mikroemulsion. Das Hauptziel bildet dabei die Auswahl einer geeigneten Mikroemulsion, zur Synthese von kleinen, stabilen, reproduzierbaren Nanopartikeln mit besonderen Eigenschaften. Die vorliegende Arbeit wurde in zwei Haupteile gegliedert. Der erste Teil befasst sich mit der Einmischung von unterschiedlichen Polykationen (lineares Poly (diallyldimethylammoniumchlorid) (PDADMAC) und verzweigtes Poly (ethylenimin) (PEI)) in verschiedene, auf unterschiedlichen Tensiden (CTAB - kationisch, SDS - anionisch, SB - zwitterionisch) basierenden, Mikroemulsionssysteme. Dabei zeigt sich, dass das Einmischen der Polykationen in die Wassertröpfchen der Wasser-in-Öl (W/O) Mikroemulsion prinzipiell möglich ist. Der Einfluss der verschiedenen Polykationen auf das Phasenverhalten der W/O Mikroemulsion ist jedoch sehr unterschiedlich. In Gegenwart des kationischen Tensids führen die repulsiven Wechselwirkungen mit den Polykationen zu einer Destabilisierung des Systems, während die ausgeprägten Wechselwirkungen mit dem anionischen Tensid in einer deutlichen Stabilisierung des Systems resultieren. Für das zwitterionische Tensid führen die moderaten Wechselwirkungen mit den Polykationen zu einer partiellen Stabilisierung. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit dem Einsatz der unterschiedlichen, Polyelektrolyt- modifizierten Mikroemulsionen als Templatphase für die Herstellung verschiedener, anorganischer Nanopartikel. Die CTAB-basierte Mikroemulsion erweist sich dabei als ungeeignet für die Herstellung von CdS Nanopartikeln, da zum einen nur eine geringe Toleranz gegenüber den Reaktanden vorhanden ist (Destabilisierungseffekt) und zum anderen das Partikelwachstum durch den Polyelektrolyt-Tensid-Film nicht ausreichend begrenzt wird. Zudem zeigt sich, dass eine Abtrennung der Partikel aus der Mikroemulsion nicht möglich ist. Die SDS-basierten Mikroemulsionen, erweisen sich als geeignete Templatphase zur Synthese kleiner anorganischer Nanopartikel (3 – 20 nm). Sowohl CdS Quantum Dots, als auch Gold Nanopartikel konnten erfolgreich in der Mikroemulsion synthetisiert werden, wobei das verzweigte PEI einen interessanten Templat-Effekt in der Mikroemulsion hervorruft. Als deutlicher Nachteil der SDS-basierten Mikroemulsionen offenbaren sich die starken Wechselwirkungen zwischen dem Tensid und den Polyelektrolyten während der Aufarbeitung der Nanopartikel aus der Mikroemulsion. Dabei erweist sich die Polyelektrolyt-Tensid-Komplexbildung als hinderlich für die Redispergierung der CdS Quantum Dots in Wasser, so dass Partikelaggregation einsetzt. Die SB-basierten Mikroemulsionen erweisen sich als günstige Templatphase für die Bildung von größen- und eigenschaftenoptimierten Nanopartikeln (< 4 nm), wobei insbesondere eine Modifizierung mit PEI als ideal betrachtet werden kann. In Gegenwart des verzweigten PEI gelang es erstmals ultrakleine, fluoreszierende Gold Cluster (< 2 nm) in einer SB-basierten Mikroemulsion als Templatphase herzustellen. Als besonderer Vorteil der SB-basierten Mikroemulsion zeigen sich die moderaten Wechselwirkungen zwischen dem zwitterionischen Tensid und den Polyelektrolyten, welche eine anschließende Abtrennung der Partikel aus der Mikroemulsion unter Erhalt der Größe und ihrer optischen Eigenschaften ermöglichen. In der redispergierten wässrigen Lösung gelang somit eine Auftrennung der PEI-modifizierten Partikel mit Hilfe der asymmetrischer Fluss Feldflussfraktionierung (aF FFF). Die gebildeten Nanopartikel zeigen interessante optische Eigenschaften und können zum Beispiel erfolgreich zur Modifizierung von Biosensoren eingesetzt werden.
Am Beispiel eines modellierten Deponiesickerwassers wird die Möglichkeit einer simultanen Reaktivextraktion von toxischen Schwermetallen aus einer unproblematischen Matrix vorgestellt. Als Extraktionsmittel werden vergleichend Alkylphosphorsäuren (kommerzielle D2EHPA, D2EHTPA), ß-Diketone, 4-Acylpyrazol-5-one und eine neuartige kommerzielle Alkylphosphonsäure eingesetzt. Die thermodynamischen Parameter der Extraktion lassen sich mit Hilfe der Funktionen %E = f( t, pH), lg D = f ( pH, cL) bestimmen. Einflüsse von Lösungsmitteln und konkurrierende Komplexbildner in der wäßrigen Phase auf das Verteilungsgleichgewicht werden diskutiert. Inhaltsstoffe der wäßrigen Phase (Cyanid, Tartrat, Ammoniak, Huminsäuren oder Chlorid) beeinflussen entsprechend ihrer Ligandstärke die Metallabtrennung. Für den Fall der Huminsäure wird eine Größenordnung von Weinsäure gefunden. Sulfationen erschweren zusätzlich die Extraktion von Calcium. Halogenierte und aromatische Verdünnungsmittel haben gegenüber unproblematischen Kohlenwasserstoffen keinen Vorteil. Mit Aminomethylphosphonsäure (Ironex, BASF) gelingt eine quantitative Eisen, Indium- und Galliumabtrennung bei einem pH-Wert kleiner 1.5 als ML2(HL) bzw. ML(HL)2. Kupfer und Zink werden im pH-Bereich von 4-6 quantitativ als 1:2- Komplex extrahiert. Insgesamt günstige Ergebnisse zeigen die ß-Diketone (auch LIX 54) und 4-Acylpyrazol-5-one. Hier ergibt sich die Möglichkeit toxische Schwermetalle selektiv abzutrennen und eine unproblematische Matrix zu gewinnen, da Calcium nur zu 6% und Magnesium zu 23% extrahiert werden.
Adsorptive Eigenschaften von Bodensubstraten in Abhängigkeit vom anthropogenen Überprägungsgrad
(1996)
The synthesis and single crystal X-ray structures of eight AgI, HgII, and PtII complexes with the thiacrown ethers maleonitrile-tetrathia-12-crown-4 (mn12S4), maleonitrile-tetrathia-13-crown-4 (mn13S4), and maleonitrile- pentathia-15-crown-5 (mn15S5) (1) are reported. The ligand mn15S5 was synthesized for the first time and characterized by X-ray diffraction. With silver(I) perchlorate and silver(I) tetrafluoroborate it forms the chiral complexes [Ag(mn15S5)]ClO4·CH3NO2 (2) and [Ag(mn15S5)]BF4·CH3NO2·0.25H2O (3) with half-sandwich moieties. AgI is located in a distorted tetrahedral coordination environment, involving three sulfur atoms of the crown cycle and a fourth one of the adjacent half-sandwich moiety, forming a helical structure. The reaction of Hg(ClO4)2 with mn13S4 yielded the dinuclear complex [Hg2(mn13S4)3](ClO4)4 (4) containing two half-sandwich moieties with a third ligand molecule as a bridging unit. Mercury(II) chloride and mercury(II) iodide react with mn12S4 and mn13S4 to form complexes of the general composition [HgX2(L)] (X = Cl, I; L = mn12S4, mn13S4): [HgCl2(mn12S4)] (5), [HgI2(mn12S4)] (6), [HgCl2(mn13S4)] (7) or [HgX2(L)2] (X = I; L = mn13S4): [HgI2(mn13S4)2] (8). Only one or two sulfur atoms of the ligand are involved in the complexation, and chain or ribbon structures are formed. In these compounds the HgX2 units (X = Cl, I) are preserved, coordinated by sulfur atoms of bridging mn12S4 or mn13S4 ligands. In all complexes of this type, the metal atoms are not coordinated inside the cavity, but in an exocyclic mode, because the diameter of the macrocycle is too small. Additionally, the PtCl2 complex of mn12S4 was investigated, where PtII is coordinated in an exocyclic mode forming the complex [PtCl2(mn12S4)] (9). Two of the four sulfur atoms of the macrocycle are bonded to the metal giving together with both chlorine atoms a square-planar coordination geometry. Together with a long-range interaction with a further sulfur atom of the macrocycle a square-pyramidal coordination environment is formed.
Analog und digital
(2022)
Eine mit digitalen Informationen angereicherte Realität spielt eine zunehmend wichtigere Rolle in unserem Alltag, aber auch im Chemieunterricht. So werden Lehr-Lernszenarien mit Augmented Reality (AR) positive Effekte auf den Wissenserwerb, Motivation und andere Faktoren des Lernens zugeschrieben. Dieser Beitrag gibt einerseits einen Überblick über medienfachdidaktische Gestaltungsparameter und andererseits werden Werkzeuge vorgestellt, um diese Technologie AR-gestütztes Unterrichtsmaterial zu erstellen.
Awards
(2013)
Baustoffe
(1998)
Bedeutung der abhängigen Streuung für die optischen Eigenschaften hochkonzentrierter Dispersionen
(2016)
Begriffe : Begriffsbildung
(1998)
Die herausragenden mechanischen Eigenschaften natürlicher anorganisch-organischer Kompositmaterialien wie Knochen oder Muschelschalen entspringen ihrer hierarchischen Struktur, die von der nano- bis hinauf zur makroskopischen Ebene reicht, und einer kontrollierten Verbindung entlang der Grenzflächen der anorganischen und organischen Komponenten.
Ausgehend von diesen Schlüsselprinzipien des biologischen Materialdesigns wurden in dieser Arbeit zwei Konzepte für die bioinspirierte Strukturbildung von Kompositen untersucht, die auf dem Verkleben von Nano- oder Mesokristallen mit funktionalisierten Poly(2-oxazolin)-Blockcopolymeren beruhen sowie deren Potenzial zur Herstellung bioinspirierter selbstorganisierter hierarchischer anorganisch-organischer Verbundstrukturen ohne äußere Kräfte beleuchtet. Die Konzepte unterschieden sich in den verwendeten anorganischen Partikeln und in der Art der Strukturbildung.
Über einen modularen Ansatz aus Polymersynthese und polymeranaloger Thiol-En-Funktionalisierung wurde erfolgreich eine Bibliothek von Poly(2-oxazolin)en mit unterschiedlichen Funktionalitäten erstellt. Die Blockcopolymere bestehen aus einem kurzen partikelaffinen "Klebeblock", der aus Thiol-En-funktionalisiertem Poly(2-(3-butenyl)-2-oxazolin) besteht, und einem langen wasserlöslichen, strukturbildenden Block, der aus thermoresponsivem und kristallisierbarem Poly(2-isopropyl-2-oxazolin) besteht und hierarchische Morphologien ausbildet. Verschiedene analytische Untersuchungen wie Turbidimetrie, DLS, DSC, SEM oder XRD machten das thermoresponsive bzw. das Kristallisationsverhalten der Blockcopolymere in Abhängigkeit vom eingeführten Klebeblock zugänglich. Es zeigte sich, dass diese Polymere ein komplexes temperatur- und pH-abhängiges Trübungsverhalten aufweisen. Hinsichtlich der Kristallisation änderte der Klebeblock nicht die nanoskopische Kristallstruktur; er beeinflusste jedoch die Kristallisationszeit, den Kristallisationsgrad und die hierarchische Morphologie. Dieses Ergebnis wurde auf das unterschiedliche Aggregationsverhalten der Polymere in Wasser zurückgeführt.
Für die Herstellung von Kompositen nutzte Konzept 1 mikrometergroße Kupferoxalat-Mesokristalle, die eine innere Nanostruktur aufweisen. Die Strukturbildung über den anorganischen Teil wurde durch das Verkleben und Anordnen dieser Partikel erstrebt. Konzept 1 ermöglichte homogene freistehende stabile Kompositfilme mit einem hohen anorganischen Anteil. Die Partikel-Polymer-Kombination vereinte jedoch ungünstige Eigenschaften in sich, d. h. ihre Längenskalen waren zu unterschiedlich, was die Selbstassemblierung der Partikel verhinderte. Aufgrund des geringen Aspektverhältnisses von Kupferoxalat blieb auch die gegenseitige Ausrichtung durch äußere Kräfte erfolglos. Im Ergebnis eignet sich das Kupferoxalat-Poly(2-oxazolin)-Modellsystem nicht für die Herstellung hierarchischer Kompositstrukturen.
Im Gegensatz dazu verwendet Konzept 2 scheibenförmige Laponit®-Nanopartikel und kristallisierbare Blockcopolymere zur Strukturbildung über die organische Komponente durch polymervermittelte Selbstassemblierung. Komplementäre Analysemethoden (Zeta-Potenzial, DLS, SEM, XRD, DSC, TEM) zeigten sowohl eine kontrollierte Wechselwirkung zwischen den Komponenten in wässriger Umgebung als auch eine kontrollierte Strukturbildung, die in selbstassemblierten Nanokompositen resultiert, deren Struktur sich über mehrere Längenskalen erstreckt. Es wurde gezeigt, dass die negativ geladenen Klebeblöcke spezifisch und selektiv an den positiv geladenen Rändern der Laponit®-Partikel binden und so Polymer-Laponit®-Nanohybridpartikel entstehen, die als Grundbausteine für die Kompositbildung dienen. Die Hybridpartikel sind bei Raumtemperatur elektrosterisch stabilisiert - sterisch durch ihre langen, mit Wasser wechselwirkenden Poly(2-isopropyl-2-oxazolin)-Blöcke und elektrostatisch über die negativ geladenen Laponit®-Flächen. Im Ergebnis ließ sich Konzept 2 und damit die Strukturbildung über die organische Komponente erfolgreich umsetzten. Das Laponit®-Poly(2-oxazolin)-Modellsystem eröffnete den Weg zu selbstassemblierten geschichteten quasi-hierarchischen Nanokompositstrukturen mit hohem anorganischen Anteil. Abhängig von der frei verfügbaren Polymerkonzentration bei der Kompositbildung entstanden zwei unterschiedliche Komposit-Typen. Darüber hinaus entwarf die Arbeit einen Erklärungsansatz für den polymervermittelten Bildungsprozess der Komposit-Strukturen.
Insgesamt legt diese Arbeit Struktur-Prozess-Eigenschafts-Beziehungen offen, um selbstassemblierte bioinspirierte Kompositstrukturen zu bilden und liefert neue Einsichten zu einer geeigneten Kombination an Komponenten und Herstellungsbedingungen, die eine kontrollierte selbstassemblierte Strukturbildung mithilfe funktionalisierter Poly(2-oxazolin)-Blockcopolymere erlauben.