Boron Phosphorus Nitride at Extremes: PN6 Octahedra in the High‐Pressure Polymorph β‐BP3N6

The high‐pressure behavior of non‐metal nitrides is of special interest for inorganic and theoretical chemistry as well as materials science, as these compounds feature intriguing elastic properties. The double nitride α‐BP₃N₆ was investigated by in situ single‐crystal X‐ray diffraction (XRD) upon cold compression to a maximum pressure of about 42 GPa, and its isothermal bulk modulus at ambient conditions was determined to be 146(6) GPa. At maximum pressure the sample was laser‐heated, which resulted in the formation of an unprecedented high‐pressure polymorph, β‐BP₃N₆. Its structure was elucidated by single‐crystal XRD, and can be described as a decoration of a distorted hexagonal close packing of N with B in tetrahedral and P in octahedral voids. Hence, β‐BP₃N₆ is the first nitride to contain PN₆ octahedra, representing the much sought‐after proof of principle for sixfold N‐coordinated P that has been predicted for numerous high‐pressure phases of nitrides.     

Rivalry under Pressure: The Coexistence of Ambient‐Pressure Motifs and Close‐Packing in Silicon Phosphorus Nitride Imide SiP2N4NH

Non‐metal nitrides such as BN, Si₃N₄, and P₃N₅ meet numerous demands on high‐performance materials, and their high‐pressure polymorphs exhibit outstanding mechanical properties. Herein, we present the silicon phosphorus nitride imide SiP₂N₄NH featuring sixfold coordinated Si. Using the multi‐anvil technique, SiP₂N₄NH was obtained by high‐pressure high‐temperature synthesis at 8 GPa and 1100 °C with in situ formed HCl acting as a mineralizer. Its structure was elucidated by a combination of single‐crystal X‐ray diffraction and solid‐state NMR measurements. Moreover, SiP₂N₄NH was characterized by energy‐dispersive X‐ray spectroscopy and (temperature‐dependent) powder X‐ray diffraction. The highly condensed Si/P/N framework features PN₄ tetrahedra as well as the rare motif of SiN₆ octahedra, and is discussed in the context of ambient‐pressure motifs competing with close‐packing of nitride anions, representing a missing link in the high‐pressure chemistry of non‐metal nitrides.     

Die Wasserstoffbrücke – eine aktualisierte Definition

Die Wasserstoffbrücke ist eine Wechselwirkung, bei der ein Wasserstoffatom von zwei Atomen statt nur einem angezogen wird und als Brücke zwischen den beiden wirkt. Die Anziehung wird mit zunehmender Elektronegativität jedes der beiden Atome stärker. In klassischer Betrachtungsweise sind Wasserstoffbrücken weitgehend elektrostatisch, in manchen Fällen sogar teilkovalent. Das Konzept der Wasserstoffbrücke wurde im Laufe der Zeit immer wieder erweitert, um auch schwächere und dispersivere Wechselwirkungen einzubeziehen, sofern eine gewisse elektrostatische Beschaffenheit der Wechselwirkung gegeben ist. In der Praxis wird eine enorme Vielfalt an sehr starken, starken, mäßig starken, schwachen und sehr schwachen Wasserstoffbrücken beobachtet. Aktuell werden schwache Wasserstoffbrücken mit vielen Fragen der Strukturchemie und der Biologie in Verbindung gebracht. Während starke Wasserstoffbrücken von allen bestehenden Definitionen der Erscheinung erfasst werden, können schwächere zu Problemen bei der Benennung und zu Konflikten mit bestehenden Definitionen führen. Kürzlich wurde der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) eine Empfehlung für eine aktualisierte Definition des Begriffs “Wasserstoffbrücke” vorgelegt. In diesem Essay soll die vorgeschlagene Definition ausführlich erläutert werden.