Packing effects in palladium(II) and platinum(II) compounds, X-ray crystallography

Abstract: Popular Abstract in Swedish Det finns ett starkt samband mellan en förenings struktur och dess egenskaper. En detaljerad tredimensionell bild av en förenings struktur på molekylnivå är därför grundläggande information för att förstå dess reaktivitet, stabilitet och fysikaliska egenskaper. Röntgenkristallografi är ett utmärkt redskap för att ta reda på ett ämnes struktur i en kristall. En kristallstruktur visar hur atomerna är arrangerade i rymden och avstånd och vinklar mellan atomerna i molekylen kan beräknas. Kristallografi används (eller bör användas) inom alla naturvetenskapliga områden och så vitt skilda föreningar som supraledare och biologiska makromolekyler (t.ex. proteiner) strukturbestäms med hjälp av röntgenkristallografi. Wilhelm Conrad Röntgen upptäckte röntgenstrålningen år 1895 och han fick Nobelriset i fysik för sina upptäckter 1901. I en kristall är atomerna arrangerade så att ett regelbundet mönster upprepar sig i alla tre dimensionerna. Max von Laue insåg 1912 (Nobelpriset i fysik 1914) att röntgenstrålning kan diffrakteras av kristaller, dvs från ett tredimensionellt nätverk, och på så sätt fick strålningen ytterligare ett stort användingsområde. När röntgenstrålningen diffrakteras av kristallen fås ett så kallat diffraktionsmönster. Det är elektronerna som diffrakterar ljuset och man kan utifrån diffraktionsmönstret räkna ut en elektrontäthetskarta i tre dimensioner och få en modell av sin molekyl. Ett metallkomplex består av en metallatom, som binder ett antal joner/molekyler omkring sig. Metallkomplex har betydelse inom vitt skilda områden. Dom transporterar metalljoner i naturen och i biologiska system, dom deltar i livsprocesserna, används som katalysatorer i industriella processer och är byggnadsstenar i föreningar med tekniskt viktiga egenskaper. Jag har tillverkat olika palladium- och platina-komplex (Pd och Pt) och karakteriserat dem med hjälp av röntgenkristallografi. I mina komplex finns det förutom Pd och Pt, svavel, syre, fosfor, arsenik, kväve och naturligtvis kol och väte. Om man tillverkar flera föreningar med ungefär samma sammansättning och byter ut t.ex. Pd mot Pt kan man undersöka hur komplexens geometri förändras beroende på dessa små förändringar i sammansättningen. Man kan tillverka en kristall genom att lösa upp sitt ämne i ett lösningsmedel och låta lösningsmedlet avdunsta. Ibland ”fastnar” lösningsmedelsmolekylerna i kristallen och om man kristalliserar ett och samma komplex ur olika lösningsmedel kan man få olika slags kristaller för olika lösningsmedel. Metallkomplexets geometri blir lite olika i dessa kristaller därför att packningen, ”grannmolekylerna”, har en liten men tydlig effekt på metallkomplexets geometri. Ett metallkomplex kan också vara laddat och då krävs laddade motjoner. Man kan använda olika motjoner för att variera grannarna och därmed påverka komplexets geometri. Inom en kristall är det många olika krafter som påverkar komplexens utseende. Vissa krafter verkar inom ett och samma komplex medan andra, svagare krafter, verkar mellan grannmolekyler. Genom att jämföra avstånden mellan atomerna i liknande komplex kan man få ett mått på hur mycket de olika krafterna i kristallen påverkar molekylens geometri. Ett mål med mitt arbete har varit att ta reda på hur grannmolekylerna påverkar de olika metallkomplexens geometri, dvs avstånden och vinklarna mellan atomerna. Det visar sig att vissa metallkomplex blir starkt påverkade av grannarna medan andra är ganska motståndskraftiga. Ett annat mål har varit att i detalj beskriva strukturer för några palladiumkomplex, som kanske kan användas som katalysatorer för framställning av nya föreningar.