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Forscher der Bergischen Universität und ihre Partner sorgen mit
ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit

Reaktionen mit Edelgasen haben Chemiker seit jeher fasziniert. Diese Substanzen, die zum Beispiel als Leuchtmittel in Leuchtstoffröhren vorkommen, sind extrem träge in ihren chemischen Reaktionen – und damit „edel“. Einem Forscherteam unter Beteiligung von Prof. Dr. Carsten Jenne aus der Anorganischen Chemie der Bergischen Universität Wuppertal ist es gelungen, eine Verbindung zwischen Edelgasen und einer negativ geladenen chemischen Substanz zu schaffen.

Negative Substanzen haben einen Elektronenüberschuss und sollten daher prinzipiell nicht mit Edelgasen reagieren. Mit Hilfe experimenteller und Computergestützter Methoden konnten die Wissenschaftler der Universitäten Bremen, Leipzig, Wuppertal und des US-amerikanischen Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) in Washington die Ursache für dieses bemerkenswerte Reaktionsverhalten der Anionen aufklären und ein neues chemisches Reaktionskonzept entwickeln. Fachgutachter haben die Studie als wissenschaftlichen Durchbruch eingestuft.

Die Studie bringt die Forscher auf das Titelblatt der nächsten nationalen und internationalen Ausgabe des weltweit angesehenen Fachjournals „Angewandte Chemie". Sie erscheint heute (26. Juni). Online ist der Fachartikel mit dem Titel „Superelektrophiles Verhalten eines Anions demonstriert durch spontane Bindung von Edelgasen an [B12Cl11]“ unter https://doi.org/10.1002/ange.201702237 nachzulesen.

Die Forschungsergebnisse der Wissenschaftler standen zunächst im Widerspruch zur akzeptierten Lehrmeinung. Denn ein Edelgas kann höchstens durch eine chemische Substanz mit hohem Elektronenmangel gebunden werden, die dem Edelgas – trotz seiner Reaktionsträgheit – Elektronen entreißt. Die experimentellen Ergebnisse ließen aber keinen Zweifel zu: Ein negativ geladener Borcluster – eine Verbindung mit Elektronenüberschuss, die das Halbmetall Bor enthält – hatte die Edelgase Krypton und Xenon gebunden.

Die Synthese der in der Studie eingesetzten Borcluster erfolgte dabei an der Bergischen Universität im Arbeitskreis von Prof. Carsten Jenne. „Dieses chemische Rätsel, welches völlig unserer Intuition widersprach, lies sich nur durch die Zusammenarbeit verschiedener Gruppen lösen“, so Carsten Jenne. Neben der chemischen Synthese der Borcluster in Wuppertal waren umfangreiche theoretische Untersuchungen an der Universität Bremen und physikalische Messungen am US-amerikanischen Pacific Northwest National Laboratory und der Universität Leipzig notwendig.

„Die Reaktion ist auf die besondere chemische Natur dieses negativen Borclusters zurückzuführen. Obwohl es physikalisch ein negatives Teilchen ist, ist es chemisch quasi ein positives Teilchen.“ Diese außergewöhnliche Verknüpfung von physikalischen und chemischen Eigenschaften mache das Edelgasbinden unter diesen experimentellen Bedingungen erst möglich. Durch diese Erkenntnisse könnten mögliche praktische Anwendungen zum Beispiel in der Edelgasisolierung und Lagerung entwickelt werden.

Prof. Carsten Jenne

An der Studie sind neben Prof. Carsten Jenne aus Wuppertal die Bremer Forschungsgruppen von Prof. Simon Grabowsky, und Dr. Vladimir Azov beteiligt. Am US-amerikanischen Pacific Northwest National Laboratory in Washington hat Dr. Jonas Warneke und an der Universität Leipzig die Gruppe um Prof. Knut R. Asmis an der Studie mitgearbeitet.

www.molchem.uni-wuppertal.de

www.uni-bremen.de

Kontakt:
Prof. Dr. Carsten Jenne
Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften
Tel. 0202/439-2503
E-Mail carsten.jenne{at}uni-wuppertal.de