Gewöhnlich - ungewöhnlich

Den Begriff ``ungewöhnlich'' trifft man häufig in chemischen Lehrbüchern an. Er wird dabei in zweierlei Hinsicht benutzt:

• Etwas kommt selten vor.
• Etwas ist neu und bisher so nicht erwartet worden.

Im Rahmen dieser Vorlesung sollen die Kenntnisse über die Spielarten der chemischen Bindung und ihre Beschreibungen vertieft werden. Einiges, was vor nicht allzulanger Zeit als nicht existent bzw. ungewöhnlich galt, sei im folgenden kurz erwähnt:

$BrO_4^-$	Perbromat konnte erst kürzlich synthetisiert werden, Per-
	chlorat und Periodat treten in der Natur auf! Warum?
$AsCl_5$	Arsenpentachlorid konnte erst kürzlich synthetisiert wer-
	den, $PCl_5$ und $SbCl_5$ sind leicht darstellbar! Warum?
$SeO_3$	Selentrioxid ist ein starkes Oxidationsmittel,
	$SO_3$ und $TeO_3$ jedoch nicht! Warum?
$XeO_4$	Edelgasverbindungen wurden zunächst für unmöglich
	gehalten,
	seit etwa 1950 systematisch postuliert, gesucht und
	erst 1962 entdeckt und als thermodynamisch stabil
	charakterisiert.
	Wie aber beschreibt man die chemische Bindung -
	Oktettaufweitung?
	$XeO_4$ und $IO_4^-$ sind isoelektronisch,
	für die Perhalogenate braucht man auch
	keine Oktettaufweitung!
$XeF_4$	und $IF_4^-$ sind auch isoelektronisch
	(gleiche Zahl von Valenzelektron).
	Mit einer einfachen Überlegung kann man die
	Zahl der Bindungen abschätzen:
$XeXe_4$	ist nicht gebunden - Edelgas
``$XeXe_3F$''& 1/2 Bindung
``$XeXe_2F_2$''& 1 Bindung
``$XeXeF_3$''	1 1/2 Bindungen
$XeF_4$	2 Bindungen (insgesamt), aber 4 ``Bindstriche''!
	Wie gebunden - mit/ohne d-Orbitale?
	Edelgasverbindungen sind gute Oxidationsmittel für die
	Synthese schwer zugänglicher Verbindungen

$$7 KrF_2 + 2 Au \rightleftharpoons 2 AuF_5 + 7 Kr + 2 F_2$$

$$7 KrF_2 + 2 Au \rightleftharpoons 2 [KrF]^+[AuF_6]^- + 5 Kr$$

$$[KrF]^+[AuF_6]^- \rightleftharpoons AuF_5 + Kr + F_2$$

$$NaBrO_3 + XeF_2 + H_2O \rightleftharpoons NaBrO_4 + 2HF + Xe$$

CsAu

Ist kürzlich synthetisiert worden. Es ist eine ionische Verbindung die man als $Cs^+Au^-$ formulieren muss!

$Na^-$

entsteht durch exotherme Reaktion (E$_R$=12.6 kcal/mol !) z.B. als $Na^-[Na^+$ Crypt].

$S_4N_4$

ist ein anorganisches Polymer und ein metallischer Leiter, der so gut leitet wie Hg (bei tiefen Temperaturen $\longrightarrow$Supraleiter).

$$S_4N_4 \rightleftharpoons 2 S_2N_2 \rightleftharpoons \frac{4}{x} (SN)_x$$

Für das Verständnis von chemischen Verbindungen ist die Beziehung zwischen Struktur, Elektronenstruktur und Eigenschaften von fundamentaler Bedeutung.

Unter dem Begriff Elektronenstruktur versteht man alle Arten der chemischen Bindung:

• ionische Bindung,
• polare kovalente Bindung,
• kovalente Bindung,
• Einfachbindung (Zwei-Elektronen-Zwei-Zentrenbindung),
• Mehrfachbindung,
• Mehrzentren-Bindung,
• Grundzustand und angeregte Zustände.

Die verschiedenen Arten der chemischen Bindung werden im Verlauf der Vorlesung besprochen.

Das Verständnis solcher fachübergreifender Konzepte lässt die Grenzen zwischen einzelnen Fachgebieten wie Organischer, Physikalischer und Anorganischer Chemie verschwinden.
Die Untersuchung komplexer Systeme fordert ohnehin ein interdisziplinäres Forschen und Denken, wobei folgende wichtige Grenzgebiete zur Anorganischen Chemie genannt seien:

• Nanotechnologie: Konkurrenz für die Natur Solarkonversion, Nanoelektronik, -speicher, -schalter, etc.
• Biochemie: (Hämoglobin / Fe-Zentrum, Enzyme / Metall-Schwefel-Zentren in Proteinumgebung
• Materialforschung : neue Materialien - neue/bessere Eigenschaften (z.B. Waschmittel / Phosphate $\longrightarrow$Zeolithe; Hartstoffe / $SiC, Si_3N_4$; Supraleiter / Y,Ba,Cu,O )
• Energiespeicherung/Solarkonversion: (Batterien / NaS, Solarzellen)
• Katalyse : heterogen/homogen - nicht ohne Übergangsmetallkomplexe ( $\rightleftharpoons$organ. Synthese; $\rightleftharpoons$Abgasreinigung / Pt)
• Physikalische Chemie : Thermodynamik, Kinetik,
• Theoretische Chemie : Elektronenstruktur, Modelling, Anregungen
• Umweltwissenschaften : Analytik, Aquatische Chemie, komplexe Systeme