Synthese und Charakterisierung wasserfreier Seltenerdmetall-Nitrate, -Acetate und -Oxyacetate

Durch thermische Entwässerung der Seltenerdmetall(SE)-Nitrat-Hydrate und der SE-Acetat-Hydrate im Argon-Strom/Vakuum konnten wasserfreie SE-Nitrate und SE-Nitrat-Monohydrate bzw. wasserfreie SE-Acetate erhalten werden. Es gelang zudem, SE-Oxyacetate durch thermische Zersetzung der SE-Acetate darzustellen. Des Weiteren wurde beim Erhitzen von Praseodym-Carbonat-Hydrat ein Pr-Carbonat-Hydroxid erhalten. Die Verbindungen wurden mittels Röntgenpulverdiffraktometrie und an ausgewählten Beispielen auch mit hochauflösender Synchrotronstrahlung untersucht.

Bei den SE-Nitraten konnten drei neue Kristallstrukturtypen erhalten werden: SE(NO3)3 mit SE = La - Sm (Typ I, 3D Netzwerk) kristallisieren monoklin in der Raumgruppe C2/c mit Z = 16 (KZ = 12, 11). SE(NO3)3 mit SE = Y, Eu - Yb (Typ II, Schichten) kristallisieren monoklin in der Raumgruppe P21/c mit Z = 4 (KZ = 10) und Lu(NO3)3 (Typ III, vorläufig: Schichten und Ketten) kristallisiert monoklin in der Raumgruppe I2/a mit Z = 16 (KZ = 8, 7). Das Produkt der Entwässerung von Sc(NO3)3 n H2O konnte monoklin in der Raumgruppe P21/c indiziert werden. Die Monohydrate SE(NO3)3 H2O mit SE = Dy - Yb kristallisieren isotyp zu dem bekannten Y(NO3)3 H2O.

Pr(CH3CO2)3 kristallisiert nicht im Pr-Acetat-Typ, sondern isotyp zu dem bisher nur bei La(CH3CO2)3 und Ce(CH3CO2)3 bekannten La-Acetat-Typ. Außerdem gelang es neben dem schon bekannten Ho-Acetat-Typ, einen neuen Kristallstrukturtyp (Ho-Acetat-Typ II) für SE-Acetate SE(CH3CO2)3 mit SE = Y, Sm - Er nachzuweisen. Die Indizierung gelang orthorhombisch in der Raumgruppe Cccm. Die Elektronendichtekarte zeigt Ähnlichkeiten zum Lu-Acetat-Typ (SE(CH3CO2)3 mit SE = Tm - Lu). Bei der Kristallstrukturlösung konnte bisher nur die Metall-Lage lokalisiert werden. Durch Phasenumwandlungen beim Erhitzen und Abkühlen können verschiedene Strukturtypen der wasserfreien SE-Acetate ineinander überführt werden.

SE-Oxyacetate SE(O)CH3CO2 mit SE = La - Dy (ohne Ce) kristallisieren tetragonal in der Raumgruppe P4/nmm mit Z = 2 (KZ = 8). Es bilden sich Schichten und die Carboxylat-Gruppe des Acetat-Moleküls weist eine Fehlordnung auf. Außerdem besteht eine strukturelle Verwandtschaft zu SE-Oxychloriden SE(O)Cl.

Pr(CO3)OH kristallisiert isotyp zu dem bisher nur bei Nd(CO3)OH und Sm(CO3)OH bekannten orthorhombischen Strukturtyp.