Inhaltsübersicht. Die Arbeit ist thematisch in vier Bereiche gegliedert.
Behandelt werden Gleichgewichtsbeziehungen in Systemen Metall / Phosphor /
Sauerstoff und Chemischer Transport von wasserfreien Phosphaten,
Kristallstrukturen ausgewählter wasserfreier Phosphate, Untersuchungen zur
Farbe von Phosphaten dreiwertiger Übergangsmetalle sowie das magnetische
Verhalten von Orthophosphaten MPO4 und Diphosphaten M2P2O7.
Im ersten Bereich (Kapitel 2) werden die Ergebnisse von
Gleichgewichtsuntersuchungen in den Systemen M / P / O (M = Ti, Zr, V, Nb,
Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) mitgeteilt. Im Zusammenhang damit
wird der gegenwärtig aus der Literatur wie auch aus eigenen Arbeiten
bekannte Bestand an wasserfreien Phosphaten der Übergangsmetalle
zusammengefaßt. Anhand der experimentell bestimmten
Gleichgewichtsbeziehungen wird das Redox-Verhalten von Phosphaten und
Metalloxiden gegen Phosphor wie auch von P4O10 gegen Metalle diskutiert.
Ebenso werden im ersten Bereich verschiedene Wege zur Synthese wasserfreier
Phosphate beschrieben. Besonderen Raum nimmt dabei die Darstellung und
Kristallisation von solchen Phosphaten ein, die Übergangsmetalle in
niedrigen Oxidationsstufen (Ti3+, V3+, Cr2+,
Mo3+, Fe2+) enthalten. Der
erste Bereich (Kapitel 2) wird mit einer Darstellung der Ergebnisse
chemischer Transportexperimente mit Phosphaten der Übergangsmetalle
abgeschlossen. Über 60 Phosphate konnten auf diesem Weg, zum Teil erstmals,
kristallisiert und gereinigt werden. Als Transportmittel kamen reines Chlor
oder Iod in Kombination mit reduzierenden Zusätzen (wenige mg Metall,
Metallphosphide, Phosphor) zur Anwendung. Neben einer Beschreibung der
experimentellen Bedingungen und Vorgehensweisen werden die Ergebnisse der
Transportexperimente unter thermochemischen Gesichtspunkten diskutiert.
Der zweite Themenbereich (Kapitel 3) behandelt die Kristallstrukturen
einiger ausgewählter wasserfreier Phosphate. Dabei reicht die Spanne der
beschriebenen Verbindungen von Phosphaten des zweiwertigen Chroms
[Cr3(PO4)2), Cr2P2O7,
Cr7(PO4)6, Cr6(P2O7)4],
über RhPO4 und Rh(PO3)3, die
MP2O7-Strukturfamilie sowie einige Ultraphosphate
MP4O11 bis hin zu
?3Ti5O4(PO4)4 sowie
weiteren Vertretern der Strukturfamilie von [Beta]-Fe2O(PO4).
In einer kurzen Zusammenfassung werden auch die Kristallstrukturen von
einigen Silicophosphaten der Übergangsmetalle [M2Si(P2O7)2,
M4P6Si2O25,
MP3SiO11, MP3Si2O13,
M3Si2O(PO4)6 bzw.
M5O(PO4)6] beschrieben und
kristallchemische Verwandschaften aufgezeigt. Den Abschluß des zweiten
Bereichs (Kapitel 3) bilden Betrachtungen zur Geometrie des PO4-Tetraeders
in den behandelten wasserfreien Phosphaten.
Der dritte Themenschwerpunkt (Kapitel 4) umfaßt Untersuchungen zur Farbe von
wasserfreien Phosphaten dreiwertiger Übergangsmetalle. UV/VIS-Spektren an
Pulvern und/oder Einkristallen sind für MPO4 (M = Ti, V, Cr, Fe),
M(PO3)3 (M = Ti, V, Cr, Mo, Mn, Fe),
M4(P2O7)3 (V, Cr, Fe) und
M4P6Si2O25 (M = Ti, V,
Cr, Fe) gemessen worden. Im Rahmen des Angular Overlap Model lassen sich die
zum Teil unerwartet unterschiedlichen d-Elektronenspektren eines Ions in den
verschiedenen Phosphaten nachvollziehen. Zum Verständnis der Spektren ist es
notwendig, das mit der Koordinationszahl variierende Koordinationsverhalten
von O2- zu berücksichtigen. Das verwendete Modell wie auch
Simulationsrechnungen zu den Spektren mit dem Computerprogramm CAMMAG werden
ausführlich erläutert.
Im letzten Abschnitt der Arbeit (Kapitel 5) werden exemplarisch die
magnetischen Eigenschaften von Orthophosphaten MPO4 (M = Ti, V, Cr) und
Diphosphaten M2P2O7 (M = Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu) besprochen. Die
magnetischen Strukturen von VPO4 und [Alpha]-Cr2P2O7
konnten im Rahmen der vorliegenden Arbeit anhand von Neutronenbeugungsuntersuchungen
gelöst werden. Die Ergebnisse werden mit Angaben in der Literatur zu verwandten
Verbindungen verglichen und im Rahmen der Goodenough-Kanamori-Regeln
diskutiert.