Syntheses and crystal structures of quaternary chalcogenides containing rare earth and coinage metals : with an appendix on alkali metal thiotellurates

Abstract

The main purpose of this work was to extend the knowledge about quaternary rare-earth metal coinage-metal chalcogenides containing alkali-metals toward heavy chalcogens, and then to explore the possibility of accommodating other possible metal(I)-cations instead of the alkalimetals. While some new quaternary structures occurred with tellurium, many isostructural compounds to RbAg3Sm2Se5 could be reproduced with selenium and sulfur by substituting not only the coinage-metal but also the alkali-metals. A substitution of alkali-metal with the pseudo-alkali-metal thallium(I) was successful with copper as coinage-metal. Thus, not only the alkali-metal character of the thallium(I) was confirmed but further properties typical for the new quaternary thallium(I)-copper-rare-earth-chalcogenide structures were detected. Besides the targeted compounds, some interesting side products namely chalcogenides and a few thiotellurates were also obtained. The chalcogenides comprise the ternary tellurides AYTe2 (A = K, Rb) and ASc5Te8 (A = Rb and Cs), the selenide EuSc2Se4 as well as the quaternaries of the composition NaLnSc4Ch8 (Ln = La - Sm; Ch = S and Se). The thiotellurates with compositions Cs2TeS3 and A2TeS2 (A = K - Cs) were identified and then synthesized as target products before they were structurally characterized. The latter form a new class of thiotellurates.

Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit bestand darin neue quaternäre Selten-Erd Metall Münzmetall Chalkogenide, welche Alkali-Metalle und schwere Chalkogene enthalten zu synthetisieren. Weiterhin sollte der mögliche Einbau von Metal(I) anstatt Alkali-Metall untersucht werden. Während Synthesen mit Tellur zu einigen neue quaternären Verbindungen geführt haben, war es bei Synthesen mit Selen und Schwefel möglich RbAg3Sm2Se5 isotype Verbindungen durch Substitution der drei jeweiligen Kationenarten zu erhalten. Das Alkali-Metall konnte durch das Pseudo-Alkali-Metall Thallium(I) ersetzt werden, wenn Kupfer als Münzmetall eingesetzt wurde. S wurde nicht nur der Alkali-Metall Charakter des einwertigen Metals(I), bestätigt sondern auch typische Eingenschaffen neuer quaternäre Thallium(I)-Kupfer-Selten-Erd-Chalcogeniden untersucht. Neben diesen Zielverbindungen wurden, einige interessante Nebenprodukte gefunden. Unter diesen waren sowohl Chalkogenide als auch Thiotellurate. Bei den Chalcogeniden handelt es sich am die ternären Telluride AYTe2 (A = K, Rb) und ASc5Te8 (A = Rb, Cs), das Selenid EuSc2Se4, ebenso wie die Sulfide und Selenide der Zusammensetzung NaLnSc4Ch8 (Ln = La - Sm, Ch = S, Se). Die Thiotellurate der Zusammensetzungen Cs2TeS3 und A2TeS2 (A = Rb, Cs) wurden identifiziert, strukturell charakterisiert und anschließend gezielt hergestellt. Letztere mit zwei neuen Strukturtypen bilden eine neue Klasse von Alkali-Metall Thiotelluraten.