Gesundheit : Edelgas-Synthese: Adel verbindet, wenn die Chemie stimmt

Thomas de Padova

Edelgase galten lange Zeit als völlig bindungsunfähig. Aus gutem Grund. Helium und Neon zum Beispiel sträuben sich bis heute gegen jede Partnerschaft. Und erst vor wenigen Wochen ist es Forschern der Universität Helsinki um Leonid Khriachtchev gelungen, das Edelgas Argon in eine stabile Verbindung mit Wasserstoff und Fluor zu zwingen. Es überrascht daher, dass sich das Edelgas Xenon nun in einem Kunststoffröhrchen in einem Berliner Labor auf eine enge Beziehung zu Gold eingelassen hat - zu einem Edelmetall, das seinerseits ebenfalls nicht gerade reaktionsfreudig ist.

Auch Stefan Seidel und sein Doktorvater Konrad Seppelt von der Freien Universität Berlin waren von dieser Synthese verblüfft. Sie hatten in einem Kunststoffröhrchen eigentlich nach einer ganz anderen Goldverbindung gesucht. Doch als sie das Xenon von oben in das Röhrchen einließen, liefen die chemischen Reaktion darin plötzlich in eine völlig unerwartete Richtung. "An der dunkelroten, fast schwarzen Farbe erkannten wir sofort, dass sich etwas Ungewöhnliches getan hatte", sagt Seppelt.

Bei einer anschließenden Abkühlung der Lösung bildeten sich rote Kristalle. Die kristallinen Verbindungen waren zwar nur bei sehr niedrigen Temperaturen stabil - aber immerhin noch bei minus 40 Grad. Für eine solch exotische Mischung, in der sich neben Xenon und Gold noch Antimon und Fluor befinden, ist dies bereits recht warm.

Für eine weitere Analyse war diese Kristallisation von ungeheurem Vorteil. Die Forscher konnten die gekühlten Kristalle in einer Röntgenapparatur durchleuchten und aus der Beugung der Lichtstrahlen die atomare Struktur ablesen. "Vier Xenon-Atome bilden ein Quadrat, in dessen Mitte das Gold-Atom sitzt", sagt Seidel. Man könne an dem Beugungsmuster auch erkennen, welchen Abstand die Xenon- und Gold-Atome voneinander haben.

Von anderen Stoffen unterscheiden sich Edelgase dadurch, dass sie weder gern Elektronen aufnehmen noch abgeben. Die Atome teilen ihre Elektronen nur widerwillig mit Nachbaratomen, um sich mit diesen zu verbinden. Ihre äußerste Elektronenschale ist voll, die stabilste Konfiguration erreicht.

Diese Faustregel nahmen Chemiker in den 30er Jahren sehr ernst. Zu ernst, meint Konrad Seppelt im Rückblick. Denn auch mit damaligen Methoden hätte man eigentlich bereits Edelgas-Verbindungen erzeugen können. Die wenigen Versuche in dieser Richtung seien aus mehr oder weniger dummen Gründen gescheitert.

Trotzdem beharrte der Chemiker Linus Pauling schon 1933 darauf, dass gewisse Verbindungen mit den Edelgasen Krypton und Xenon möglich sein müssten. Es dauerte bis 1962, ehe dies bestätigt wurde. Neil Bartlett beobachtete, wie Platin-Hexafluorid dem zufällig in seine Apparatur gelangten Sauerstoff Elektronen entriss (Oxidation). Er schloss daraus, dass sich bei einer Mischung aus dem sehr reaktiven Platin-Hexafluorid und Xenon Ähnliches ereignen musste. So stellte er die erste Edelgas-Verbindung her.

Wie sich nun mehr und mehr herausstellt, ist die Edelgas-Chemie möglicherweise doch vielfältiger, als man lange vermutete. Das kürzlich geglückte Argon-Experiment gibt Hoffnung darauf, dass auch Helium bald erstmals mit anderen Elementen, unter Umständen ebenfalls mit Wasserstoff und Fluor, gepaart werden kann. Und mit dem von den Berliner Chemikern benutzten Verfahren könnten sich weitere Xenon-Metall-Verbindungen erzeugen lassen, hofft Seppelt.

Bisher habe man Edelgase nur mit wenigen Substanzen paaren können. "Jetzt ist eine Barriere gebrochen." Mit den Metallen sei nun die größte Gruppe der Elemente dazugekommen.

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