Die Metalle Calcium, Barium und Strontium verletzen klassische Regeln der Chemie. Sie k\u00f6nnen sich mit acht Kohlenmonoxid-Molek\u00fclen verbinden und dadurch Carbonylkomplexe bilden.
\nDas haben der Marburger Chemiker Prof. Dr. Gernot Frenking sowie chinesische Fachkolleginnen und -kollegen nachgewiesen, indem sie Experimente mit Berechnungen kombinierten. Das Team berichtet \u00fcber seine Ergebnisse vorab online im Wissenschaftsmagazin „Science“.
\n„Atome sind die Bausteine der Chemie, mit denen Chemiker eine inzwischen kaum \u00fcberschaubare Zahl von Molek\u00fclen aufbauen, die in unterschiedlichster Weise chemische Bindungen enthalten“, erl\u00e4uterte Frenking, der als Seniorautor des Fachaufsatzes firmiert. „Um diese Vielfalt verstehen und einordnen zu k\u00f6nnen, haben Chemiker Regeln entwickelt, die bereits vor fast einem Jahrhundert vorgeschlagen wurden und die sich bis heute als \u00e4u\u00dferst best\u00e4ndig erwiesen haben.“
\nDemnach lassen sich die rund 100 Atome des Periodensystems in nur drei Gruppen unterteilen: Die sogenannten Hauptgruppenatome bilden besonders stabile Molek\u00fcle, wenn sie acht Elektronen in ihrer \u00e4u\u00dfersten Schale haben („Oktettregel“). Die \u00dcbergangsmetalle hingegen ben\u00f6tigen 18 Elektronen, um stabile Molek\u00fcle zu bilden („18-Elektronenregel“). Die verbleibenden sogenannten seltenen Erden und Aktiniden ben\u00f6tigen 32 Elektronen f\u00fcr die Bildung stabiler Molek\u00fcle.
\n„Trotz kleiner Abweichungen haben diese Regeln ihre G\u00fcltigkeit behalten“, f\u00fchrte Frenking aus. „Sie konnten quantentheoretisch erkl\u00e4rt werden und finden sich in allen Textb\u00fcchern der Chemie.“
\nDie drei Metalle Calcium, Strontium und Barium gelten als klassische Vertreter der Hauptgruppenatome, die in allen bekannten Verbindungen der Oktettregel gehorchen. Den Forschern gelang es nun, Atome dieser Gruppe mit acht Molek\u00fclen Kohlenmonoxid in sogenannten Carbonylkomplexen zu verbinden, die eindeutig der 18-Elektronenregel von \u00dcbergangsmetallen gehorchen.
\n„Wir haben Molek\u00fcle vorhergesagt und auch hergestellt, die g\u00e4ngige Vorstellungen \u00fcber chemische Bindungen sprengen“, berichtete Frenking. Diese Grenz\u00fcberschreitung er\u00f6ffne v\u00f6llig neue Perspektiven f\u00fcr die chemische Erforschung dieser drei Elemente.
\n„Offenbar ist die chemische Reaktivit\u00e4t der Erdalkalimetalle vielf\u00e4ltiger als bisher angenommen“, mutma\u00dfte der Marburger Chemiker. Weitere Experimente sollen nun die Kapazit\u00e4t dieser Elemente ausloten, sich wie \u00dcbergangsmetalle in chemischen Reaktionen zu verhalten.
\nFrenking lehrte von 1990 bis 2014 Theoretische Chemie an der Philipps-Universit\u00e4t. Im Jahr 2012 ehrte ihn die Universit\u00e4t mit der Hans-Hellmann-Seniorprofessur. Derzeit hat er Gastprofessuren in China und Spanien inne.
\nDas Internationale Solvay-Institut zeichnete ihn mit dem „Solvay-Lehrstuhl“ f\u00fcr Chemie aus, den er 2019 antritt. Mehrere chinesische F\u00f6rderinstitutionen haben die Forschungsarbeit unterst\u00fctzt, die der Ver\u00f6ffentlichung zugrunde liegt.<\/p>\n
* pm: Philipps-Universit\u00e4t Marburg<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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