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Ein Quecksilberatom in der Mitte, quadratisch um es
herum angeordnet vier Fluor-Atome. So sieht die neu gefundene
Oxidationsstufe von Quecksilber aus.
Bild: Sebastian Riedel
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Doch so sehr sich experimentelle Chemiker auch
bemüht hatten - bis vor kurzem war es nicht gelungen, das
entscheidende Experiment zum Erfolg zu führen. Auch Lester Andrews von
der University of Virginia war zu dieser Frage immer wieder in
Diskussionen mit den Würzburger Theoretikern gewesen. Ihm gelang es
nun, zusammen mit seinem Mitarbeiter Xuefang Wang das HgF4
zweifelsfrei nachzuweisen, und zwar mit entscheidender Unterstützung
der Theoretiker aus Würzburg, welche die Identifizierung durch
Berechnung der Schwingungsspektren möglich machten.
Das Experiment ist nicht ganz einfach. Es muss bei sehr niedrigen
Temperaturen ablaufen, nämlich bei frostigen vier bis zehn Kelvin,
also bei weniger als minus 260 Grad Celsius. In dieser Kälte werden
Edelgase zu Feststoffen. Die Chemiker verwendeten Neon - ein sehr
"faules" Material, das nicht gerne chemisch reagiert - und bestückten
es mit Quecksilberatomen und Fluor-Molekülen. Dann erwärmten sie das
Ganze um einige Grad und belichteten es. Das bewirkt den Zerfall der
Fluor-Moleküle in Atome, die sich dann wiederum mit dem Quecksilber
verbinden. Heraus kamen zu 90 Prozent die bekannte Verbindung aus
einem Quecksilber- und zwei Fluor-Atomen (HgF2), zu circa zehn Prozent
aber auch das bislang nie dagewesene HgF4. Damit war der
experimentelle Beweis erbracht, dass die Vorhersage von Kaupp richtig
war.
"Eine praktische Anwendung gibt es dafür zwar noch nicht", so der
Chemiker. Für das Periodensystem der Elemente aber haben die
Experimente Folgen: Die Elemente in der Gruppe 12 (Zink, Cadmium und
Quecksilber) wurden bislang als so genannte Postübergangsmetalle oder
"repräsentative Elemente" betrachtet. Nun aber kommt dem Quecksilber
in dieser Gruppe eine Sonderposition zu, "es kann jetzt als
Übergangsmetall aufgefasst werden, da es im HgF4 Elektronenschalen -
so genannte d-Orbitale - verwendet, die nur Übergangsmetallen zur
Verfügung stehen", sagt Kaupp.
Dass dieses Forschungsergebnis von Bedeutung ist, zeigt sich auch
daran, dass es in einer Rekordzeit von drei Tagen Begutachtung von der
Angewandten Chemie, der wichtigsten internationalen
Chemie-Zeitschrift, angenommen und dort als very important paper
eingestuft wurde. Und alltäglich sind die Erkenntnisse von Kaupp,
Riedel und ihren US-Kollegen wahrlich nicht: "Das letzte Mal, dass in
der Chemie eine neue Oxidationsstufe für ein Element experimentell
gefunden wurde, liegt schon fast 20 Jahre zurück", sagt der Würzburger
Professor.
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