Single Crystal Growth and Crystal Structure of Anhydrous Mercury(I) Nitrate, Hg2(NO3)2

Authors

  • Matthias Weil Dr.

    Corresponding author
    1. Wien / Österreich, Vienna University of Technology, Institute for Chemical Technologies und Analytics, Division of Structural Chemistry
    • Institute of Chemical Technologies und Analytics, Division of Structural Chemistry, Vienna University of Technology, Getreidemarkt 9 / 164-SC, A-1060 Vienna / Austria
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Abstract

Polycrystalline anhydrous Hg2(NO3)2 was prepared by drying Hg2(NO3)2·2H2O over concentrated sulphuric acid. Evaporation of a concentrated and slightly acidified mercury(I) nitrate solution to which the same volumetric amount of pyridine was added, led to the growth of colourless rod-like single crystals of Hg2(NO3)2. Besides the title compound, crystals of hydrous Hg2(NO3)2·2H2O and the basic (Hg2)2(OH)(NO3)3 were formed as by-products after a crystallization period of about 2 to 4 days at room temperature. The crystal structure was determined from two single crystal diffractometer data sets collected at —100°C and at room temperature: space group P21, Z = 4, —100°C [room temperature]: a = 6.2051(10) [6.2038(7)]Å, b = 8.3444(14) [8.3875(10)]Å, c = 11.7028(1) [11.7620(14)]Å, ß = 93.564(3) [93.415(2)]°, 3018 [3202] structure factors, 182 [182] parameters, R[2 > 2σ(2)] = 0.0266 [0.0313]. The structure is built up of two crystallographically inequivalent Hg22+ dumbbells and four NO3 groups which form molecular [O2N-O-Hg-Hg-O-NO2] units with short Hg-O bonds. Via long Hg-O bonds to adjacent nitrate groups the crystal packing is achieved. The Hg-Hg distances with an average of d(Hg-Hg) = 2.5072Å are in the typical range for mercurous oxo compounds. The oxygen coordination around the mercury dumbbells is asymmetric with four and six oxygen atoms as ligands for the two mercury atoms of each dumbbell. The nitrate groups deviate slightly from the geometry of an equilateral triangle with an average distance of d(N-O) = 1.255Å.

Abstract

Einkristallzucht und Kristallstruktur von wasserfreiem Quecksilber(I)-nitrat, Hg2(NO3)2

Polykristallines wasserfreies Hg2(NO3)2 wurde durch Trocknen der wasserhaltigen Phase Hg2(NO3)2·2H2O über konzentrierter Schwefelsäure hergestellt. Langsames Eindunsten einer mit HNO3 leicht angesäuerten Quecksilber(I)-nitratlösung, zu der das gleiche Volumen an Pyridin zugegeben wurde, führte zur Einkristallbildung von wasserfreiem Hg2(NO3)2. Neben der Titelverbindung bildeten sich bei Raumtemperatur während einer Reaktionsdauer von 2 bis 4 Tagen noch Kristalle der wasserhaltigen Phase Hg2(NO3)2·2H2O und der basischen Phase (Hg2)2(OH)(NO3)3 als Nebenprodukte. Die Kristallstruktur wurde von zwei bei —100°C und bei Raumtemperatur aufgenommen Einkristalldiffraktometerdatensätzen bestimmt und verfeinert: Raumgruppe P21, Z = 4, —100°C-Messung [Raumtemperaturmessung]: a = 6.2051(10) [6.2038(7)]Å, b = 8.3444(14) [8.3875(10)]Å, c = 11.7028(1) [11.7620(14)]Å, ß = 93.564(3) [93.415(2)]°, 3018 [3202] Strukturfaktoren, 182 [182] Parameter, R[2 > 2σ(2)] = 0.0266 [0.0313]. In der Struktur finden sich zwei kristallographisch unabhängige Hg22+-Hanteln und vier Nitratgruppen, die sich über kurze Hg-O Bindungen zu [O2N-O-Hg-Hg-O-NO2]-Ketten als einfachste Baueinheiten zusammensetzen. Über lange Hg-O Bindungen zu benachbarten Nitratgruppen wird eine komplizierte Raumnetzstruktur aufgebaut. Die Hg-Hg Abstände mit einem Mittel von d(Hg-Hg) = 2.5072Å sind in dem charakteristischen Bereich für entsprechende Quecksilber(I)-Oxoverbindungen. Die Sauerstoffumgebung um beide Quecksilberhanteln ist asymmetrisch mit jeweils vier und sechs Koordinationspartnern für die einzelnen Quecksilberatome. Die Nitratgruppen weichen leicht von der Geometrie eines gleichseitigen Dreiecks ab und haben einen mittleren Abstand von d(N-O) = 1.255Å.

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