Synthese und Struktur neuer Natriumhydrogensulfate Na(H₃O)(HSO₄)₂; Na₂(HSO₄)₂(H₂SO₄) und Na(HSO₄)(H₂SO₄)₂

Abstract

Abstract Aus dem System Natriumsulfat/Schwefelsäure konnten drei saure Sulfate synthetisiert und strukturell charakterisiert werden. Na(H 3 O)(HSO 4 ) 2 ( A ) kristallisiert in der monoklinen Raumgruppe P2 1 /c mit den Gitterkonstanten a = 6,974(2), b = 13,086(2), c = 8,080(3) Å, β = 105,90(4)°, V = 709,1 Å 3 und Z = 4. Na 2 (HSO 4 ) 2 (H 2 SO 4 ) ( B ) ist orthorhombisch (Pna2 1 ) mit den Gitterkonstanten a = 9,970(2), b = 6,951(1), c = 13,949(3) Å, V = 966,7 Å 3 und Z = 4. Na(HSO 4 )(H 2 SO 4 ) 2 ( C ) kristallisiert in der triklinen Raumgruppe P1 mit a = 5,084(1), b = 8,746(1), c = 11,765(3) Å, α = 68,86(2)°, β = 88,44(2)°, γ = 88,97(2)°, V = 487,8 Å 3 und Z = 2. In allen drei Verbindungen liegen SO 4 ‐Tetraeder in Form von HSO 4 − ‐Anionen und zusätzlich in B und C in Form neutraler H 2 SO 4 ‐Moleküle vor. Das Verhältnis H:SO 4 bestimmt den Vernetzungsgrad im Wasserstoffbrückenbindungssystem. In A liegen HSO 4 ‐Dimere neben Zick‐Zack‐Ketten vor, die zusätzlich über Oxoniumionen miteinander vernetzt sind. Für die Struktur von B ist die Bildung von Ketten, die aus cyclischen Trimeren (zwei HSO 4 − und ein H 2 SO 4 ) bestehen, charakteristisch. Durch den größeren Anteil an H 2 SO 4 sind in C mehrere parallele Ketten zu Säulen verbunden. Natrium ist in allen drei Strukturen verzerrt oktaedrisch von Sauerstoff koordiniert, wobei in A “isolierte” (nur über SO 4 ‐Tetraeder verbundene) NaO 6 ‐Oktaeder vorliegen. In C werden zwei Oktaeder über eine Kante zu Na 2 O 10 ‐Doppeloktaedern verbunden. Solche Doppeloktaeder werden in B über Ecken zu Zick‐Zack‐Ketten verknüpft.