Hydrosilane Teil 3: Der Hintergrund

 

Warum brennen Hydrosilane eigentlich?

Wer mit Hydrosilanen arbeitet, lernt sehr schnell eine wichtige Eigenschaft dieser Verbindungsklasse kennen: Sie mögen keine Luft. Viele Hydrosilane sind pyrophor – sie können sich bei Kontakt mit Sauerstoff spontan entzünden. Das klingt zunächst erstaunlich. Schließlich bestehen diese Moleküle nur aus Silicium und Wasserstoff. Warum sollte eine solche Verbindung brennen? Die Antwort liegt in der besonderen Chemie der Silicium-Wasserstoff-Bindung und in der starken Triebkraft der Oxidation von Silicium.

Silicium ist nicht einfach ein „größeres Kohlenstoffatom“

Silicium steht im Periodensystem direkt unter Kohlenstoff. Deshalb liegt es nahe, die beiden Elemente miteinander zu vergleichen. Die organische Chemie zeigt eindrucksvoll, wie stabil und vielfältig Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen sein können. Silicium verhält sich jedoch deutlich anders. Die Si–Si- und Si–H-Bindungen sind polarer als vergleichbare C–C- oder C–H-Bindungen. Silicium ist weniger elektronegativ als Kohlenstoff, wodurch das Wasserstoffatom in einer Si–H-Bindung einen hydridischen Charakter besitzt. Vereinfacht gesagt: Der Wasserstoff trägt teilweise eine negative Ladung und kann daher als Elektronenquelle reagieren. Diese Eigenschaft macht Hydrosilane zu hervorragenden Reduktionsmitteln und erklärt gleichzeitig ihre Empfindlichkeit gegenüber Oxidationsmitteln. 

(Weiterführende Literatur zu diesen Unterschieden unter:  R. Janoschek "Kohlenstoff und Silicium – wie verschieden können homologe Elemente sein?" Chemie in unserer Zeit, 22 (1988) 128-138. https://doi.org/10.1002/ciuz.19880220404 )

Die Reaktion mit Sauerstoff 

Die entscheidende Reaktion bei der Verbrennung eines Hydrosilans ist die Oxidation des Siliciums. Am Ende entsteht aus Silicium und Sauerstoff sehr stabiles Siliciumdioxid: Si + O₂ → SiO₂ 

Siliciumdioxid ist ein außerordentlich stabiles Material. Die Bildung des Si–O-Netzwerkes setzt viel Energie frei. Genau diese Energie treibt die Oxidation der Hydrosilane an. Bei einem einfachen Hydrosilan wie Monosilan lautet die Gesamtreaktion: SiH₄ + 2 O₂ → SiO₂ + 2 H₂O 

Dabei entstehen zwei sehr stabile Produkte: Siliciumdioxid und Wasser. Die große Stabilität dieser Endprodukte führt dazu, dass die Reaktion stark exotherm ist. 

Warum entzünden sich manche Hydrosilane spontan? 

Eine Verbrennung benötigt normalerweise eine Aktivierungsenergie. Ein Stück Holz brennt beispielsweise nicht einfach los, obwohl die Oxidation zu Kohlendioxid und Wasser thermodynamisch günstig ist. Es braucht zunächst eine Zündquelle. Bei vielen Hydrosilanen ist diese Barriere jedoch sehr klein. Die Moleküle reagieren bereits bei Raumtemperatur mit Sauerstoff. An der Oberfläche einer Flüssigkeit oder eines Gases kann eine dünne Reaktionszone entstehen, in der Wärme freigesetzt wird. Wenn diese Wärme nicht schnell genug abgeführt werden kann, steigt die Temperatur weiter an – bis schließlich eine sichtbare Flamme entsteht. Besonders kritisch sind kleine Silane wie Monosilan SiH₄ oder Disilan Si₂H₆. Ihre Moleküle sind klein, sehr reaktiv und besitzen einen hohen Anteil an Silicium-Wasserstoff-Bindungen. Höhere oder stärker substituierte Hydrosilane können dagegen deutlich stabiler sein. 

Ein Vergleich mit Kohlenwasserstoffen 

Ein interessanter Vergleich ist die Verbrennung von Methan: CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O 

Auch diese Reaktion ist stark exotherm. Trotzdem ist Methan unter normalen Bedingungen nicht pyrophor. Warum? Der Unterschied liegt in der Reaktionskinetik. Die C–H-Bindungen im Methan sind sehr stabil, und die Aktivierungsenergie für die Reaktion mit Sauerstoff ist relativ hoch. Deshalb benötigt Methan eine Zündquelle. Bei Hydrosilanen kommt hinzu, dass die Bildung von Silicium-Sauerstoff-Bindungen besonders günstig ist. Die starke Si–O-Bindung ist eine der treibenden Kräfte der gesamten Siliciumchemie. 

Die Schwierigkeit ist gleichzeitig die Chance 

Gerade diese hohe Reaktivität macht Hydrosilane wissenschaftlich interessant. Hydrosilane können sich sehr leicht zersetzen. Genau diese Eigenschaft nutzt man bei modernen Verfahren zur Abscheidung von Siliciummaterialien. Die Herausforderung besteht darin, die Reaktivität nicht zu vermeiden, sondern kontrolliert einzusetzen. Das ist vielleicht die zentrale Idee hinter der Arbeit mit Hydrosilanen: Die Eigenschaft, die sie gefährlich macht, ist gleichzeitig die Eigenschaft, die sie wertvoll macht. Chemie bedeutet oft, mit genau diesen Gegensätzen umzugehen. Reaktivität und Stabilität, Gefahr und Nutzen, Herausforderung und Anwendung liegen manchmal sehr nah beieinander. Hydrosilane zeigen das besonders eindrucksvoll. 

Literatur: 

• U. Böhme, M. Gerwig: "Hydrosilane Chemistry: From Historic First Steps to Modern Applications", European Journal of Inorganic Chemistry 2026, https://doi.org/10.1002/ejic.70250. 
• M. Gerwig, U. Böhme, M. Friebel: "Challenges in the Synthesis and Processing of Hydrosilanes as Precursors for Silicon Deposition", Chemistry – A European Journal 2024, 
  https://doi.org/10.1002/chem.202400013.  
   

Abbildung ganz oben entnommen aus European Journal of Inorganic Chemistry 2026, https://doi.org/10.1002/ejic.70250.

Hydrosilane Teil 2: Die Geschichte

Hydrosilane – eine chemische Zeitreise zwischen Pioniergeist und Hightech

Manchmal braucht es Jahrzehnte, bis chemische Verbindungen ihr eigentliches Potenzial zeigen. Hydrosilane sind dafür ein schönes Beispiel. Heute sind diese Verbindungen Gegenstand intensiver Forschung – als Ausgangsstoffe für moderne Siliciummaterialien, für elektronische Anwendungen oder für neue Verfahren zur Herstellung dünner Siliciumschichten. Doch der Weg dorthin war lang und keineswegs geradlinig. Die Geschichte der Hydrosilane ist auch eine Geschichte von Chemikern, die sich mit ungewöhnlich schwierigen Substanzen beschäftigt haben. Verbindungen, die empfindlich, reaktiv und teilweise gefährlich sind, haben nicht nur neue chemische Erkenntnisse ermöglicht, sondern auch neue experimentelle Methoden erzwungen. 

Die ersten Schritte: Monosilan und die Anfänge der Siliciumwasserstoffchemie 

Die Chemie der Hydrosilane begann mit der Untersuchung der einfachsten Verbindung dieser Stoffklasse: Monosilan (SiH₄). Schon die ersten Untersuchungen offenbarten einen fundamentalen Unterschied zwischen Silicium und Kohlenstoff – trotz ihrer Zugehörigkeit zur selben Hauptgruppe. Während die organische Chemie des Kohlenstoffs eine schier unerschöpfliche Vielfalt stabiler Verbindungen hervorbrachte, erwiesen sich die entsprechenden Siliciumverbindungen oft als deutlich reaktiver und empfindlicher. Ein Meilenstein in der Erforschung dieser Stoffklasse gelang dem deutschen Chemiker Alfred Stock und seinem Team. Stock beschäftigte sich intensiv mit Bor- und Siliciumhydriden und entwickelte dabei neue Methoden für den Umgang mit extrem luftempfindlichen Substanzen. Seine Arbeiten waren nicht nur grundlegend für das Verständnis dieser Verbindungen, sondern markierten auch einen Wendepunkt in der experimentellen Chemie: Sie ebneten den Weg für moderne Arbeitstechniken unter Ausschluss von Luft und Feuchtigkeit. Bei den Hydrosilanen wurde eines schnell klar: Die bloße Synthese einer Verbindung ist erst der Anfang. Erst wenn es gelingt, sie zu reinigen, zu charakterisieren und sicher zu handhaben, wird sie für die Forschung wirklich nutzbar.

Franz Fehér und die Entwicklung komplexerer Silane

Eine zweite wichtige Phase in der Geschichte der Hydrosilane ist mit Franz Fehér verbunden. Seine Arbeiten erweiterten die Chemie dieser Verbindungsklasse erheblich. Es gelang, höhere Silane und funktionalisierte Siliciumwasserstoff-Verbindungen herzustellen. Damit entstand langsam ein umfassenderes Bild der Silicium-Wasserstoff-Chemie. Nicht mehr nur das kleinste Molekül SiH₄ stand im Mittelpunkt, sondern eine ganze Familie von Verbindungen mit unterschiedlichen Strukturen und Eigenschaften. Besonders interessant waren dabei die sogenannten Oligosilane – Verbindungen, in denen mehrere Siliciumatome miteinander verbunden sind. Diese Moleküle besitzen Eigenschaften, die sie später für Materialanwendungen interessant machen sollten.

Vom Laborphänomen zum technischen Werkstoff

Jahrzehntelang blieben Hydrosilane ein Nischenthema – ein Spezialgebiet weniger Arbeitsgruppen. Ihre hohe Empfindlichkeit und die aufwendige Handhabung schränkten ihre Verbreitung ein und machten sie zu einer Herausforderung für Experimentatoren. Erst neue technische Anforderungen änderten diese Situation. Mit dem Fortschritt der Halbleitertechnologie und der Entwicklung neuer Verfahren zur Herstellung von Siliciummaterialien rückten Hydrosilane wieder stärker in den Fokus. Heute werden sie als molekulare Vorstufen für die Siliciumabscheidung diskutiert. Besonders vielversprechend sind dabei Prozesse, bei denen aus flüssigen oder gasförmigen Silanverbindungen gezielt dünne Siliciumschichten abgeschieden werden – etwa für elektronische Bauteile oder photovoltaische Anwendungen. Damit schließt sich ein Kreis: Eine Verbindungsklasse, die ursprünglich vor allem wegen ihrer ungewöhnlichen Chemie untersucht wurde, findet heute Anwendungen in Technologien, die unseren Alltag prägen. 

Chemische Geschichte ist oft eine Geschichte der Geduld 

Die Geschichte der Hydrosilane illustriert auf beeindruckende Weise, wie chemische Forschung funktioniert: Sie ist ein Prozess, kein Sprint. Nicht jede Verbindung wird sofort zu einem wichtigen Werkstoff. Manchmal braucht es neue Fragestellungen, neue Technologien und neue Generationen von Chemikern, damit das Potenzial eines Moleküls erkannt wird. Hydrosilane waren nie einfache Verbindungen. Ihre hohe Reaktivität machte sie schwer handhabbar – doch genau diese Eigenschaft macht sie so faszinierend. Der Rückblick offenbart daher mehr als nur eine Abfolge von Synthesen und Entdeckungen. Er gibt auch Einblick in die Arbeitsweise der Chemie selbst: Fortschritt entsteht dort, wo Forscher den Mut haben, sich mit komplizierten, empfindlichen und zunächst unpraktisch erscheinenden Systemen zu beschäftigen. Die Geschichte der Hydrosilane ist damit auch eine Geschichte über wissenschaftliche Neugier, technische Beharrlichkeit und den oft langen, aber lohnenden Weg von der Grundlagenforschung zur Anwendung. 

Literatur: U. Böhme, M. Gerwig "Hydrosilane Chemistry: From Historic First Steps to Modern Applications", European Journal of Inorganic Chemistry 2026, 29, e70250. https://doi.org/10.1002/ejic.70250.

 

Abbildung: Vereinfachter Überblick über Verarbeitungsprozesse und ausgewählte Anwendungsbereiche von Hydrosilanen für elektronische Bauelemente. (Abbildung entnommen aus  European Journal of Inorganic Chemistry 2026, 29, e70250. https://doi.org/10.1002/ejic.70250)

Hydrosilane Teil 1: Die Herausforderung

Challenges - Wenn Chemie zur Herausforderung wird

Warum arbeiten Chemiker mit gefährlichen Verbindungen? Chemiker lieben Herausforderungen. Neue Moleküle, ungewöhnliche Bindungsverhältnisse oder Verbindungen, die lange als nicht zugänglich galten, üben eine besondere Faszination aus. Manchmal sucht man diese Herausforderungen bewusst – manchmal bleibt auch gar nichts anderes übrig, als einen Weg zu gehen, den vorher noch niemand beschritten hat. Eine solche Herausforderung stellen die Hydrosilane dar. Obwohl diese Stoffklasse bereits seit über einem Jahrhundert bekannt ist, spielen sie in vielen Laboren noch immer eine untergeordnete Rolle. Der Grund dafür ist einfach: Der Umgang mit diesen Verbindungen ist anspruchsvoll und gefährlich. Viele Hydrosilane reagieren extrem empfindlich mit Sauerstoff und Feuchtigkeit. Sie sind pyrophor – entzünden sich also spontan an der Luft. Damit gehören sie zu den Substanzen, bei denen Laborerfahrung und sorgfältige Arbeitstechniken besonders wichtig sind. Schutzgasatmosphäre, geeignete Apparaturen und eine genaue Kenntnis der Eigenschaften der Verbindungen sind keine Nebensächlichkeiten, sondern Voraussetzung für erfolgreiche Forschung.

Doch warum beschäftigt man sich überhaupt mit solchen Stoffen? Die Antwort liegt in den besonderen Eigenschaften der Hydrosilane. Silicium-Wasserstoff-Verbindungen sind vielseitige Ausgangsstoffe für zahlreiche chemische Reaktionen. In der organischen Chemie werden Hydrosilane beispielsweise als Reduktionsmittel und für Hydrosilylierungen eingesetzt. In den letzten Jahrzehnten haben sie zudem eine neue Bedeutung als Vorstufen für Silicium-basierte Materialien erhalten. Besonders in der Materialchemie eröffnen sich spannende Anwendungsfelder: Flüssige Silane können als Ausgangsmaterialien für dünne Siliciumschichten genutzt werden – etwa in elektronischen Bauteilen oder photovoltaischen Anwendungen. Damit entsteht eine spannende Dynamik: Eine Stoffklasse, die aufgrund ihrer Reaktivität und schwierigen Handhabung lange ein Nischenthema war, erlebt eine Renaissance. Neue technische Anwendungen generieren neue Fragestellungen – und damit auch neue Herausforderungen. Ein aktueller Übersichtsartikel fasst den Stand der Forschung zu Hydrosilanen als Vorstufen für die Siliciumabscheidung zusammen. Die Autoren betrachten dabei nicht nur die Anwendungen, sondern auch die praktischen Hürden bei Synthese, Reinigung, Lagerung und Verarbeitung dieser Verbindungen. Gerade diese Kombination macht das Thema so reizvoll: Es geht nicht nur darum, ein Molekül herzustellen. Die eigentliche Herausforderung liegt darin, die gesamte Prozesskette zu beherrschen – von der Synthese hochreaktiver Stoffe über ihre sichere Handhabung bis hin zur kontrollierten Nutzung ihrer Eigenschaften. 

Chemie war schon immer die Wissenschaft, die neue Grenzen auslotet. Viele heute alltägliche Materialien und Verfahren entstanden, weil Chemiker bereit waren, sich mit schwierigen, empfindlichen oder zunächst unpraktischen Verbindungen auseinanderzusetzen. Hydrosilane verkörpern diese Dualität perfekt: Sie sind anspruchsvoll und manchmal gefährlich – doch genau diese Eigenschaften machen sie wissenschaftlich so faszinierend.

Literatur: M. Gerwig, U. Böhme, M. Friebel "Challenges in the Synthesis and Processing of Hydrosilanes as Precursors for Silicon Deposition", Chemistry – A European Journal 30 (2024) e202400013,  https://doi.org/10.1002/chem.202400013.

 

 Abbildung: Herstellung von amorphen und kristallinen Siliziumschichten aus molekularen Vorläufern. (entnommen aus Chemistry – A European Journal 30 (2024) e202400013,  https://doi.org/10.1002/chem.202400013.)

Das Gesamtbild verstehen

Seeing the bigger picture…

In der Chemie sind wir Sammler – nicht von Briefmarken oder Münzen, sondern von Molekülen. Jede neue Verbindung ist ein Puzzleteil, das wir mühsam synthetisieren, charakterisieren und schließlich in die Schatzkammer des Wissens legen. Doch erst wenn wir einen Schritt zurücktreten, erkennen wir das Bild, das sich daraus ergibt. Die wissenschaftliche Literatur ist voller Einzelbeobachtungen: eine ungewöhnliche Struktur hier, ein neues Reagenz dort, eine überraschende Reaktion an anderer Stelle. Jede Arbeit beantwortet eine klar umrissene Fragestellung und erweitert unser Wissen um einen kleinen Baustein. Das ist das Wesen wissenschaftlicher Forschung – sie schreitet in kleinen Schritten voran. Genau deshalb verlieren wir leicht den Überblick. Wer liest heute noch sämtliche Arbeiten zu einer bestimmten Verbindungsklasse, wenn über dreißig oder vierzig Jahre zahlreiche Artikel dazu von unterschiedlichen Forschungsgruppen erschienen sind? 

Dabei steckt gerade in dieser Gesamtschau oft die eigentliche Erkenntnis. Erst wenn alle bekannten Vertreter einer Verbindungsklasse nebeneinander betrachtet werden, beginnen sich Muster herauszukristallisieren:
Welche Strukturmotive wiederholen sich? 
Welche Synthesewege haben sich bewährt? 
Welche Elemente bilden stabile Verbindungen, welche nicht? 
Gibt es systematische Trends – oder handelt es sich lediglich um Einzelfälle? 
Diese Fragen lassen sich aus einer einzelnen Publikation kaum beantworten. Sie entstehen erst durch den Blick auf das Ganze. 

Übersichtsartikel werden deshalb manchmal unterschätzt. Sie enthalten häufig keine spektakulären neuen Moleküle, keine Rekordwerte und keine sensationellen Synthesen. Stattdessen ordnen sie Bekanntes neu. Sie bringen Ergebnisse zusammen, die ursprünglich unabhängig voneinander entstanden sind, und machen Zusammenhänge sichtbar, die beim Lesen der Originalarbeiten leicht verborgen bleiben.

Ein schönes Beispiel dafür sind die Trichlorosilyl-Anionen der p-Block-Elemente. Einige dieser Verbindungen waren bereits lange bekannt. Einzelne Vertreter waren beschrieben, ihre Strukturen bestimmt und ihre Eigenschaften untersucht worden. Was jedoch fehlte, war eine systematische Betrachtung der gesamten Stoffklasse. Erst die Zusammenstellung aller bekannten Verbindungen machte deutlich, wie vielfältig diese Anionen tatsächlich sind. Gemeinsamkeiten in Struktur und Bindung wurden ebenso sichtbar wie Unterschiede zwischen den einzelnen Elementen. Auch die Entwicklung der Synthesestrategien ließ sich plötzlich nachvollziehen. Aus einer Sammlung isolierter Beobachtungen entstand ein zusammenhängendes Bild. 

Natürlich wirft eine solche Gesamtschau auch neue Fragen auf. Wo bestehen noch Lücken? Welche Verbindungstypen fehlen bislang? Welche Reaktionswege wurden kaum untersucht? Eine gute Übersicht blickt deshalb nicht nur zurück, sondern zeigt auch, wohin sich ein Forschungsgebiet entwickeln könnte. In einer Zeit, in der jedes Jahr Tausende neuer Arbeiten erscheinen, wird es immer schwieriger, den Überblick zu behalten. Neue Erkenntnisse entstehen deshalb nicht nur im Labor, sondern manchmal auch am Schreibtisch – indem vorhandenes Wissen neu geordnet, miteinander verknüpft und aus einer anderen Perspektive betrachtet wird. Manchmal genügt eben ein Schritt zurück, um mehr zu erkennen als mit einem weiteren Schritt nach vorn. Oder, um es mit dem englischen Titel dieses Beitrags zu sagen:  Seeing the bigger picture. 

 

Abbildung: Bisher bekannte Trichlorsilyl-Anionen von p-Block-Elementen mit Ausschnitt aus dem Periodensystem. (Abbildung entnommen aus: Trichlorosilyl Anions of p-Block Elements – New Applications for Simple Molecules von Uwe Böhme und Sophie Riedel, Eur. J. Inorg. Chem. 2022, e202200571, https://doi.org/10.1002/ejic.202200571.

Planar tetracoordinate silicon - Part 2

Planar tetrakoordiniertes Silicium - Teil 2

Silicium tritt normalerweise in einer tetraedrischen Umgebung auf. Forschende der Universitäten Göttingen und Karlsruhe haben nun ein Silicium(IV)-Hydrid isoliert, in dem das Siliciumatom quadratisch-planar von vier Liganden umgeben ist – eine für vierwertiges Silicium äußerst seltene Geometrie. Die Struktur wurde durch Einkristall-Strukturanalyse und spektroskopische Methoden bestätigt. Stabilisiert wird die Verbindung durch einen trianionischen Trisamidoliganden. Dieser kann Elektronenverschiebungen während einer Reaktion unterstützen. Das Siliciumzentrum ist dabei nicht nur strukturell ungewöhnlich, sondern weist auch ein zugängliches, siliciumzentriertes Akzeptororbital auf. 

Die besondere Reaktivität demonstrierten die Autoren mit 1-Fluor-4-ethinylbenzol, einem terminalen Alkin. Das Alkin addiert sich an das Siliciumzentrum und an das Ligandengerüst. Gleichzeitig wird der zuvor nichtaromatische Ligand wieder aromatisch. Diese Element-Liganden-Kooperativität ermöglicht die Bindungsaktivierung, ohne dass sich die formale Oxidationsstufe des Siliciums ändert. Die Arbeit zeigt, dass auch vierwertiges Silicium Reaktionsmuster entwickeln kann, die bisher vor allem aus der Übergangsmetallchemie bekannt waren. Das quadratisch-planare Trisamidosilan stellt eine neue Plattform zur Untersuchung ungewöhnlicher Bindungen und möglicherweise redox-neutraler Reaktionen in der Hauptgruppenchemie dar. 

Link zum Artikel: D. M. J. Krengel, X. Wang, C. Golz, R. Herbst-Irmer, O. P. E. Townrow, M. Fischer: Isolation and Reactivity of a Square-Planar Trisamido Silane, Angewandte Chemie International Edition 65 (2026) e1788393, https://doi.org/10.1002/anie.1788393. 

 

Abb. 1: Kugel-Stab-Darstellung der Verbindung Si3 aus der oben genannten Publikation, erstellt auf Grundlage des Datensatzes mit der CSD-Nummer 2514804. Das gesamte Molekül ist fehlgeordnet; die Fehlordnung ist in der Darstellung nicht berücksichtigt. Die beiden sterisch anspruchsvollen 2,5-Diisopropylphenyl-Liganden auf der linken und rechten Seite sind teilweise verdeckt dargestellt.

 

Abb. 2: Darstellung der Verbindung Si3 mit van-der-Waals-Radien. Der Blick zwischen die beiden sterisch anspruchsvollen 2,5-Diisopropylphenyl-Liganden veranschaulicht sehr schön die räumliche Abschirmung der Si–H-Gruppe. Die Abbildung wurde auf Grundlage des Datensatzes mit der CSD-Nummer 2514804 erstellt.

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  Teil 1 von "Planar tetrakoordiniertes Silicium" ist hier zu finden.

The debutant: Pentasilacyclopentadienid

Pentasilacyclopentadienid 

Unabhängig voneinander gelang es den Arbeitsgruppen um Scheschkewitz und Iwamoto erstmals, stabile Derivate des Pentasilacyclopentadienids herzustellen, eines Silizium-Analogons des klassischen aromatischen Cyclopentadienid-Anions. 

Die Gruppe um Scheschkewitz synthetisierte ein Lithiumsalz, dessen Fünfring-Struktur als nahezu planar beschrieben wird und an der Grenze zwischen einer einzigen, resonanzstabilisierten Spezies und einem schnellen Gleichgewicht nicht-planarer Konformationen existiert. Die nahezu planare Struktur im Molekülkristall wird durch das Lithium-Gegenkation stabilisiert, welches sich im Kristallgitter fehlgeordnet auf zwei gegenüberliegenden Positionen über und unter dem Si₅-Ring befindet. (Link zur Publikation) 

Die Arbeitsgruppe um Iwamoto synthetisierte zunächst das Kaliumsalz des Pentasilacyclopentadienids, welches sich jedoch als schwer zu kristallisieren erwies. Durch einen Kationenaustausch stellten sie daraufhin zwei verschiedene Lithiumderivate her, deren Kristallstrukturen sie analysierten. Einmal erhlielten sie das THF-koordinierte Lithiumderivat (wie Scheschkewitz, Abbildung links) mit einem nahezu perfekt planaren Si₅-Ring. Die Autoren weisen jedoch darauf hin, dass das Lithium-Kation zusammen mit seinem THF-Liganden über zwei Positionen (oberhalb und unterhalb des Rings) fehlgeordnet ist. Sie vermuten, dass diese beobachtete Planarität ein Artefakt der Fehlordnung oder von Packungseffekten im Kristallgitter sein könnte, zumal theoretische Berechnungen eine nicht-planare Struktur als energetisch günstiger vorhersagen. 

Um die Probleme der Fehlordnung zu umgehen, ersetzten sie den THF-Liganden am Lithium durch einen Isocyanid-Liganden. Die Kristallstruktur dieses Derivats konnte ohne Fehlordnung gelöst werden (Abbildung rechts) und zeigte einen eindeutig nicht-planaren Si₅-Ring. Diese gefaltete Struktur stimmt gut mit der theoretisch vorhergesagten intrinsischen Geometrie des Pentasilacyclopentadienid-Anions überein (Link zur Publikation). 

Beide Studien erweitern das Verständnis von Aromatizität in schweren Hauptgruppenelementen. 

 

Abbildung: Molekülstrukturen der Li-Si₅R₅-Derivate.

News from Cyclopentadienyl-Chemistry

Neues aus der Welt der Cyclopentadienyl-Verbindungen

Boronski et al. berichteten 2024 über einen hochvalenten Nickelkomplex (J. Am. Chem. Soc. 146, 2024, 35208-35215). Dieser wird duch sechs Cyclopentadienyl-Beryllium-Einheiten (CpBe)^- stabilisiert. Bisher waren nur NiX₄-Komplexe bekannt. Höhere Oxidationsstufen vom Nickel sind bislang nicht identifiziert worden. Die Autoren berichten über einen stabilen, kristallinen NiX₆-Komplex, Ni(BeCp)₆ (Cp = Cyclopentadienyl-Anion), der durch die Insertion von nullwertigem Nickel in drei Be–Be-Bindungen entsteht (siehe Abbidlung). Die 16-Elektronen-Verbindung weist ein invertiertes Ligandenfeld auf, ist diamagnetisch und besitzt aufgrund der Aufhebung der Entartung der Ni-4p-Orbitale in dieser molekularen Geometrie eine C₃ᵥ-Symmetrie. 

 

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Bischoff et al. publizierten 2024 (Nature Chemistry 16, 2024, 1093–1100) die Strukturanalyse eines heterobimetallisches Dimetallocens mit einer Lithium-Aluminium-Bindung. Die Verbindung (siehe Abbildung) entsteht durch Kopplung von Lithium- und Aluminyl-Fragmenten die jeweils mit Pentaisopropylcyclopentadienyl-Liganden stabilisiert sind. Voraussetzung für das Gelingen der Synthese ist die Isolierung eines Cyclopentadienyl-Aluminyl-Monomers. Die Al–Li-Bindung besitzt einen stark ionischen Charakter und wird zusätzlich durch attraktive Dispersionswechselwirkungen zwischen den Isopropylgruppen der Cyclopentadienyl-Liganden stabilisiert. Reaktivitätsstudien zeigen, dass die Al–Li-Bindung leicht gespalten werden kann.

 

Nachtrag zu Schwerpunkt Open Science

Brigitte Osterath hat in den Nachrichten aus der Chemie (Dezemberheft 2025) den aktuellen Stand der Open-Access-Publikationsbedingungen in Deutschland zusammengetragen. Unter der Überschrift "Publikationsgebühren in der Kritik“ berichtet sie, dass an einigen Universitäten in Deutschland Unmut die Open-Access-Verträge besteht, da die Forschenden teilweise Rechnungen für das Publizieren ihrer Ergebnisse erhalten. 
Einige Initiativen rufen danach, die Wissenschaftsverlage zu „entmachten“. 
Die GDCh betont ihre gute Zusammenarbeit mit Wiley-VCH und weist darauf hin, dass das professionelle Betreiben von Zeitschriften durchaus Geld kostet und Profis überlassen werden sollte. 

 

•  Stellungnahme der Gesellschaft Deutscher Chemiker zu Plan S vom Dezember 2018
• Dossier "Wissenschaftliches Publizieren im Wandel" vom September 2024 auf www.laborjournal.de

  

 

Quelle der Illustration: Wikimedia Commons. 

Coloring Chemistry

Der Artikel "Coloring Chemistry – Wie eine bewusste Farbwahl die chemische Kommunikation verbessert" in der Angewandten Chemie vom März 2022 thematisiert die oft unterschätzte, aber zentrale Rolle von Farben in der wissenschaftlichen Kommunikation, insbesondere in der Chemie. Die Autoren zeigen, dass Farben in Abbildungen, Diagrammen und Grafiken nicht nur der Ästhetik dienen, sondern maßgeblich beeinflussen, wie Informationen wahrgenommen, verstanden und interpretiert werden. Häufig verwendete Farbpaletten können problematisch sein, etwa wenn sie für Menschen mit Farbsehschwächen schwer unterscheidbar sind oder beim Druck in Graustufen wichtige Informationen verloren gehen.

Die Autoren argumentieren, dass eine unbedachte Farbauswahl zu Missverständnissen, Fehlinterpretationen oder eingeschränkter Zugänglichkeit von Forschungsergebnissen führen kann. Daher plädieren die Autoren für den Einsatz wissenschaftlich fundierter, wahrnehmungsbasierter Farbskalen, die klare Helligkeitsunterschiede aufweisen und auch für Leserinnen und Leser mit Farbsehschwächen geeignet sind. Insgesamt ruft der Artikel die chemische Fachgemeinschaft dazu auf, Farbe als integralen Bestandteil guter wissenschaftlicher Praxis zu begreifen und sie bewusst einzusetzen, um die Verständlichkeit, Genauigkeit und Inklusivität chemischer Publikationen zu verbessern. 

Der Beitrag ist ein Viewpoint-Artikel der die Meinung oder Position der Autoren darlegt.

 

Nicht wissenschaftlich akkurate Darstellung.

Cyclopentadienyl complexes of Cu, Ag, Au

Cyclopentadienylkomplexe der Münzmetalle

In einem vorhergehenden Post berichtete ich über den Rhodiumkomplex Rh(COD)(C₅(CF₃)₅)]. Dieser enthält den Penta(trifluormethyl)cyclopentadienyl-Liganden, [C₅(CF₃)₅)]^-, der damit erstmals in einem Komplex gebunden wurde. Der Ligand ist ungewöhnlich stabil gegen Oxidation. Daher kann man diesen Liganden nutzen, um metallorganische Verbindungen der Gruppe 11 herzustellen. Metallorganische Verbindungen der Gruppe 11 sind normalerweise nicht stabil, sondern zersetzen sich unter Oxidation des Organylrestes und Reduktion des (edlen) Metallions.

Sievers et al. gelang die Synthese von Penta(trifluormethyl)cyclopentadienyl-Komplexen von Kupfer, Silber und Gold. Diese haben die Zusammensetzung [(C₅(CF₃)₅)M(PtBu₃)] (M = Cu, Ag, Au). Die NMR-Spektren der Verbindungen in Lösung lassen zunächst eine Fünfachkoordination der Cyclopentdienylliganden vermuten. Allerdings laufen in Lösung schnelle metallotrope Verschiebungen ab, die diese gleichmäßige Koordination nur vortäuschen. Die Kristallstrukturanalysen der drei Verbindungen zeigen ein differenzierteres Bild der Koordinationsmodi:

• Der Goldkomplex weist im festen Zustand eine hapto-1-Koordination des Goldatoms am Cyclopentadienylliganden auf.
• Der Silberkomplex zeigt eine hapto-3-Koordination mit einer deutlichen Verschiebung zur hapto-1-Koordination. 
• Der Kupferkomplex besitzt schließlich eine hapto-3-Koordination mit einer deutlichen Verschiebung zur hapto-2-Koordination. 

Die nachfolgende Abbildung gibt noch einmal einen grafischen Eindruck von den unterschiedlichen Koordinationsverhältnissen der drei Komplexe im festen Zustand.

Anmerkung: Die "Haptizität" von Liganden, also wieviele Atome des Liganden am Zentralatom koordinieren, wird mit der Vorsilbe "hapto" oder dem griechischen Buchstaben Eta "η" bezeichnet. Zur weiteren Erläuterung siehe auch bei Wikipedia unter Haptizität.

Quelle für diesen Post: Robin Sievers, Marc Reimann, Nico G. Kub, Susanne M. Rupf, Martin Kaupp, Moritz Malischewski "Synthesis and structural characterization of stable coinage metal (Cu, Ag, Au) cyclopentadienyl complexes" Chem. Sci., 2024,15, 2990-2995.

Übersichtsartikel zum Thema: Robin Sievers , Joshua Parche , Nico G. Kub , Moritz Malischewski "Synthesis and Coordination Chemistry of Fluorinated Cyclopentadienyl Ligands" Synlett 2023, 34, 1079-1086. 

Als Ergänzung hier noch zwei Abbildungen des Silberkomplexes, einmal als Ball-and-Stick-Darstellung und zum anderen die gleiche Blickrichtung mit van-der-Waals-Radien der Atome:

Abbildung: Darstellungen der Molekülstruktur der Komplexverbindung [(C₅(CF₃)₅)Ag(PtBu₃)] aus der Publikation  Chem. Sci., 2024,15, 2990-2995. Die Abbildungen wurden mit dem Datensatz CCDC2309685 vom Cambridge Crystallographic Data Centre erzeugt.

 

Schwerpunkt Open Science

Die Zeitschrift "Forschung und Lehre" hat Artikel zu Open Access und Open Science in einem Schwerpunkt zusammengefasst. Die Artikel sind frei zugänglich. Hier einige Links direkt zu den Artikeln:

• "Warum die "Deal"-Verträge (k)ein Gewinn für die Wissenschaft sind" - Pro & Contra gegenübergestellt, Autoren: Günter M. Ziegler, Ulrich Dirnagl 
• "DEAL-Verträge sind mehr Fluch als Segen" - Standpunkt von Hans-Ulrich Humpf
• Der Zwischenstand wird in einem Artikel vom letzten Jahr zusammengefasst: "So weit ist die Open-Access-Transformation" von Christine Lehnen (14.10.2023).
• Außerdem wird auf der Seite über die verschiedenen DEAL-Verträge mit den Wissenschaftsverlagen berichtet.  

 

Abbildung:  Blick in die Bibliothek des Rijks Museum in Amsterdam (Quelle der Abbbildung: Wikimedia Commons).

Seltene Erden und kritische Rohstoffe

Über kritische Rohstoffe hatte ich bereits 2016 eine Reihe von Posts veröffentlicht (siehe Label "Rohstoffe"). Eine interessante Zusammenfassung aktueller Entwicklungen zu diesem Thema liefert Christian Ehrensberger in den Nachrichten aus der Chemie in dem Artikel "Kritische Rohstoffe - Weder selten noch alternativlos" (Nachrichten aus der Chemie Sep. 2023, Jahrgang 71, S. 43-47).

Seltenerdoxide	Neodymmagnete
Quelle der Abbildung: Wikimedia Commons.	Quelle der Abbildung: Wikimedia Commons.

Planar tetracoordinate Silicon

Planar tetrakoordiniertes Silicium

Verbindungen mit planar tetrakoordiniertem Kohlenstoff und Phosphor wurden bereits Ende der 1990er Jahre beschrieben (siehe z.B. Angew. Chem. 109, 1997,840-856,  Angew. Chem. 112, 2000, 511-512).

2021 berichteten zwei Arbeitsgruppen unabhängig voneinander über planar tetrakoordinierte Siliciumverbindungen. Da es inzwischen immer mehr Literatur zu diesem Thema gibt und dies ein Thema mit vielversprechenden Möglichkeiten ist, möchte ich hier auf die ersten Arbeiten zu diesem Thema hinweisen.  

Filippou und Mitarbeiter haben eine Serie von faszinierenden zweikernigen Komplexverbindungen erzeugt. Im abgebildeten Beispiel (Abb.1) werden die beiden Molybdänatome werden von einem Siliciumatom (rot) und einer Acetyleneinheit (blau) überbrückt. Die Koordinationsgeometrie des Komplexes zwingt das Siliciumatom in eine planare Geometrie. Literaturstelle: J. Am. Chem. Soc. 143, 2021, 420–432.

 

 

Abbildung 1: Planar vierfach koordiniertes Siliciumatom in einem zweikernigen Molybdänkomplex nach J. Am. Chem. Soc. 143, 2021, 420–432.

Eine andere Herangehensweise entwickelten Ebner und Greb (Literaturstelle: Chem 7, 2021, 2151-2159). Sie verwendeten einen makrocyclischen vierzähnigen Stickstoffliganden und waren damit in der Lage einen kristallinen Komplex mit einem planaren vierfach koordiniertes Siliciumatom zu isolieren (Abb. 2 und 3). 

Abbildung 2: Planar vierfach koordiniertes Siliciumatom in einer Komplexverbindung mit makrocyclischen Liganden nach Chem 7, 2021, 2151-2159.

 

Abbildung 2: Darstellung der Molekülstruktur der Verbindung aus Abbildung 2. (Abbildung erzeugt mit dem CIF-File zur Publikation CCDC-Nummer 2042939.

 

Übrigens wurde bereits 1980 über eine Verbindung mit planar vierfach koordiniertem Silicium berichtet: Das Tetraphenylporphinatosilicium in Koord. Khim. (Russ.) (Coord.Chem.) 6 (1980) 936. So steht es zumindest in der Cambridge Structure Database unter dem Reference-Code PHPRSI.

Angewandte Naturwissenschaft - Interdisziplinäres Studium

 Ein Image-Film für den Studiengang "Angewandte Naturwissenschaft" ist auf YouTube erschienen:

 

 

Information Literacy Libraries

Informationskompetenz aus der Sicht der Bibliotheken

Über verschiedene Aspekte der Informationskompetenz in der Chemie und den Naturwissenschaften hatte ich in diesem Blog bereits mehrfach berichtet. Benno Homann von der Universitätsbiliothek Heidelberg fasste seine Sicht zu dem Thema in einem Vortrag zusammen: "Vermittlung von Informationskompetenz - Herausforderung und Perspektive für Bibliotheken". Auf der Webseite von Docplayer zeigt es auf der rechten Seite gleich noch weitere Dokumente zu dem Thema an, die bei Interesse gelesen werden können.

Der Vortrag von Benno Homann ist auch als PDF abrufbar.  

Abbildung: "Der Bücherwurm" Ölgemälde von Howard Helmick (Quelle: Wikimedia Commons).

Fake Research Awards

Schon wieder ein paar Forschungspreise gewonnen

Nach "Predatory Publishing" und "Predatory Conferences" scheint das Verleihen wertloser Forschungspreise (Fake Research Award) eine neue Einnahmequelle für unseriöse Anbieter zu sein. Den Adressaten wird ein Forschungspreis angeboten. Diesen erhalten sie für irgendeine ihrer Publikationen verliehen.

Eine ausführliche Dokumentation und Analyse dieser Masche findet man auf der Webseite www.evscienceconsultant.com.

Hier Beispiele für E-Mails, die ich in den letzten zwei Monaten erhalten habe, nicht nur einmal, sondern mehrfach immer wieder der gleiche Text (Inhalt leicht gekürzt).

p.s.: Ich werde diese Preise NICHT annehmen.

 

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Beispiel 1

Dear Author, 

We are delighted to inform you that you have been provisionally selected for the Best Researcher Award at the upcoming International Research Awards on New Science Inventions. We believe that your remarkable contributions to the field make you an excellent candidate for this prestigious award. Nomination for the award is currently open, and we encourage you to submit your research profile for consideration. To submit your nomination, please click on the following link and provide the required details. Nomination Link: https://x-i.me/mon23 

We appreciate your dedication and hard work towards advancing scientific research. Note: Submission is peer-reviewed by editorial members. Warm Regards, The Organizing Committee, International Research Awards on New Science Inventions. 

Reference: Two polymorphs of the title compound have been isolated. Polymorph (I) crystallizes in the monoclinic space group P21/n and polymorph (II) in the tetragonal space group I41/a. ...   [usw. der Abstract einer Veröffentlichung von mir]

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Und gleich noch ein Internationaler Preis wurde mir angeboten:

Asia International Research Awards 2023 To ... ASTRA 2023 || On 1st July 2023 || Grandeur Hall @Breeze Residency || Trichy, Tamil Nadu, India 

We are pleased to notify you that the Asia Research Awards, in association with Times of Research and the World Research Council, are expecting you for ASTRA 2023.(Asia's Science, Technology, and Research Awards). There is no change in date and selection. You have won Asia's Outstanding Researcher Award for your excellence in, "Synthesis, crystal structure, and spectroscopic properties of ..."  [usw. der Titel einer Veröffentlichung von mir]

PROCEDURE: 
1. Fill out the form in the link: https://asiaresearchawards.com/nomination/ 
2. Kindly make the delegate fee on or before 20th April 2023 as follows: SNO DELEGATE FEE 1 INDIAN DELEGATE 8,500 INR 2 FOREIGN DELEGATE 225 USD (or) 225 EUR 
 3. If you are unable to attend the ceremony after confirming the delegate fee, your kit will be delivered to you via Courier.
4. This is the final selection and you can change the award title by emailing us your profile. 

Advantages: 
1. Winner's Memento in the Concerning Award Category. 
2. Grand Winner Medal. 
3. Winner's Badge. 
4. A Red-Carpet Interview for Wide Distribution. 
5. Esteemed Bonafide Letter. 
6. A full page in the Times of Research. 
7. Winners' Profiles are Featured on Our Website. 
8. A Photo and Video Glimpse of the Award Presentation. 
9. Membership in the World Research Council. 
10. Dinner for networking. 

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Beispiel 3

Dear Author, 

We are delighted to inform you that you have been provisionally selected for the Best Researcher Award at the upcoming International Research Award on Nuclear Physics. We believe that your remarkable contributions to the field make you an excellent candidate for this prestigious award. 

Nomination for the award is currently open, and we encourage you to submit your research profile for consideration. To submit your nomination, please click on the following link and provide the required details. 

 Nomination Link: https://x-i.me/sondnucle3 

We appreciate your dedication and hard work towards advancing scientific research. 

Note: Submission is peer-reviewed by editorial members. 

Warm Regards, The Organizing Committee, International Research Award on Nuclear Physics. 

Reference: Two polymorphs of the title compound, C20H23N3O2, have been isolated.  ...   [usw. der Abstract einer Veröffentlichung von mir]

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Abbildung: Hieronymus Bosch "Die Versuchung des heiligen Antonius" (Ausschnitt). Quelle:  Dguendel, Lisbon, Museum Nacional de Arte Antiga, Hieronymus Bosch, the Temptation of Saint Anthony-3, CC BY 4.0

New Cyclopentadienyl Complexes

Neue Cyclopentadienylkomplexe

Aus sentimentalen Gründen verfolge ich die Chemie der Metallocenkomplexe. Hier einige der neuesten Entwicklungen auf diesem Gebiet.

Cyclopentadienylliganden gewährleisten eine elektronische und sterische Absättigung von Übergangsmetallionen. Die Eigenschaften der Cyclopentadienylliganden können dabei durch geeignete Substituenten variiert werden. Bekannt sind z.B. der Pentamethylcyclopentadienyl-Ligand (C₅Me₅^- = Cp*) oder der ganz ähnlich wirkende Ethyltertramethylcyclopentadienyl-Ligand. Solche hoch alkylierten Cp-Liganden sind elektronenreiche pi-Donorliganden und können Übergangsmetallkomplexe in hohen Oxidationsstufen stabilisieren. 

Dagegen gibt es kaum Komplexverbindungen mit Akzeptor-substituierten Cp-Liganden. Mit diesen könnten gezielt elektronenarme Komplexverbindungen hergestellt werden. Es gibt einige wenige Komplexverbindungen mit C₅F₅^-, z.B. [Ru(C₅Me₅)(C₅F₅)] (J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 14, 5895–5897) und [Fe(C₅H₅)(C₅F₅)] (J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1, 126–129). 

Der Penta(trifluormethyl)cyclopentadienyl-Ligand [C₅(CF₃)₅]^- ist sterisch ähnlich anspruchsvoll wie Cp*, aber deutlich elektronenärmer. [C₅(CF₃)₅] wurde 1980 erstmals hergestellt (J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 6633–6634). Bis vor kurzem gab es keine Komplexe mit diesem Liganden! Nunmehr gelang erstmals eine Komplexbildung mit [C₅(CF₃)₅]^- in Form des Rhodiumkomplexes [Rh(COD)(C₅(CF₃)₅)]. Die Abbildung 1 zeigt die Strukturformel und die räumliche Darstellung der Molekülstruktur. Allerdings ist dieser elektronenarme Cp-Ligand äußerst schwach gebunden und wird bereits durch Toluol verdrängt! Der Cp-Ligand bildet dabei ein schwach koordinierendes Anion. Die experimentellen Beobachtungen werden durch eine Bindungsanalyse bestätigt: [C₅(CF₃)₅]^- hat im Vergleich zu Cp* eine stark verringerte pi-Donorfähigkeit. Die Komplexverbindung wurde in Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202211147 beschrieben.

Abbildung 1:  Rhodiumkomplex mit dem Liganden [C₅(CF₃)₅]^-. Abbildung der Molekülstruktur aus den CIF-Daten generiert (GERLAU from CCDC).

 

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Der zweite Eintrag zeigt, was fünffach substituierte und sterisch hoch anspruchsvolle Liganden leisten können. Uran bildet Bindungen mit 5f- und 6d-Orbitalen. Das erlaubt Uranionen vielseitige Bindungsmodi und flexible Koordinationspolyeder (Nachrichten aus der Chemie 55, 2007, 1195-1199). Koordinationszahlen von 6-8 treten häufig auf. 

Mit dem Penta(iso-propyl)cyclopentadienyl-Liganden [C₅(i-Pr)₅]^- wurde ein Metallocen des Urans hergestellt. Die Verbindung U[C₅(i-Pr)₅]₂ kann mit Kaliumgraphit zum Anion U[C₅(i-Pr)₅]₂^- reduziert werden. Damit liegt Uran zum ersten Mal in der Oxidationsstufe +1 vor. Als Gegenion wirkt dabei ein Kaliumion, welches mit 2.2.2-Kryptand komplexiert wird. Die Abbildung 2 zeigt das Strukturdiagramm dieser Verbindung und eine Darstellung der Molekülstruktur. Die Molekülstruktur zeigt schwere Fehlordnungen an: Das Uran-haltige Anion ist fehlgeordnet, der Ligand des Kations ist fehlgeordnet und das enthaltene Lösungsmittelmolekül ist ebenfalls fehlgeordnet - der Alptraum des Kristallografen. (Es ist eben nicht alles so einfach, wie es manchmal dargestellt wird.) Trotzdem ist die Struktur der Verbindung damit eindeutig bestätigt und eröffnet neue Perspektiven in der Chemie der Actinoide. Die Komplexverbindung wurde in J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 18229−18233 beschrieben.

 

 Abbildung 2: Uankomplex mit dem Liganden [C₅(i-Pr)₅]. Abbildung der Molekülstruktur aus den CIF-Daten generiert (FEPTON from CCDC).

The Smartphone Zombie Song

Abschied von 2022

begehen wir heute mit dem Smombie-Song:

 

Smombie Spiel mit Deinem Handy den ganzen Tag. Sprich mit niemandem weil ich es sag. [Refrain:] Youtube, Whatsapp, Twitter, kein Netz hier, das ist bitter. Die Treppe rauf, die Treppe runter, starr nur auf Dein Handy da ist alles bunter. Schick mir ‘ne Whatsapp, reicht komplett aus. Sprichst nicht mit mir, gehst niemals raus. Voll konzentriert im Tunnel spricht Dich einer an. Rollst die Augen und fragst, ob er kein Facebook kann. Liest kein Buch und keine Zeitung, suchst Dir ‘ne Blase und kriechst rein. Hast keine eigne Meinung, bist ganz für Dich allein. Mami spielt grad Candy Crush, Kinderwagen rollt davon, Tram saust um die Kurve, das Baby knallt auf den Beton.   Text von U.B. unter Mitwirkung von M.C.B.

Abbildung: „Immer noch kein Netz“ sagte Alice, „das wird ja ein richtiger Alptraum.“

New on the Bookshelf – Part 14

Alexander Kraft schrieb ein Buch über das Berliner Blau. Der Untertitel lautet „Vom frühneuzeitlichen Pigment zum modernen Hightech-Material“. Es hätte aber auch „Kulturgeschichte des Berliner Blaus“ heißen können. In den ersten drei Kapiteln des Buches wird die Entdeckungsgeschichte dieses Pigmentes erzählt. Die gesellschaftlichen Umstände werden in separaten Unterkapiteln erläutert. Das erleichtert dem Leser das Verständnis der Verhältnisse dieser Zeit. Kapitel 4 zeichnet die weltweite Verbreitung des Berliner Blaus im 18. Jahrhundert nach. Kapitel 5 behandelt die Entwicklung der Produktionstechnologie und neue Anwendungsfelder wie die Cyanotypie. Im letzten Kapitel wird Berliner Blau als modernes Hightech-Material vorgestellt. Zusätzliche Abschnitte über Berlinerblau als Familienname und die Erwähnung des Pigmentes in der Literatur runden das Buch ab. 

Fazit: Die umfassende Monographie zum Berliner Blau. 

 

         

 

"Ragins Weg" von Reinhold Goldmann ist eine Mischung aus Autobiografie, wissenschaftlicher Biografie und vermischten Meinungen und Gedanken zur Geschichte, der Geschichte der Naturwissenschaften und ausgewählten Themen der Chemie. Das Layout des Buches ist etwas eigenwillig. Das liegt sicher daran, dass es im Verlag tredition erschienen ist. Dieser bietet Selfpublishing an.
Eigenwillig ist auch der Inhalt mit zahlreichen assoziativen Sprüngen von einem Thema zum anderen.
Auf jeden Fall ist das Buch kurzweilig zu lesen und bietet einfache verständliche Erklärungen für chemische Sachverhalte. 

Predatory Publishing?

MDPI Special Issues - Eine Geldmaschine?

Diese Frage wird von Da-Wen Sun aufgeworfen. Er hat seit Januar 2021 mehr als 200 Einladungen erhalten, bei Special Issues (Sonderhefte) vom Verlag MDPI mitzuwirken. Er hat das auf seinem LinkedIn-Profil dokumentiert. Das führt ihn zu der Frage, ob diese Sonderhefte allein dazu dienen sollen Geld für den Verlag einzunehmen. 

Der Verlag MDPI ist wegen seiner Geschäftspraktiken umstritten:

• Is MDPI a predatory publisher? von Paolo Crosetto 
• Journal citation reports and the definition of a predatory journal: The case of the Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), Publikation in Research Evaluation, Volume 30, Issue 3, July 2021, Pages 405–419, von M. Ángeles Oviedo-García
• Comment on: 'Journal citation reports and the definition of a predatory journal: The case of the Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)' from Oviedo-García (Stellungnahme des Verlages)
• What are predatory journals? Chapter 30 in "How to publish in Biological Sciences: a guide for the uninitiated" von John Measey
  
• Is MDPI a predatory journal publisher from China? - Diskussion auf ResearchGate
• Is it true that MDPI journals are predatory? - Diskussion auf ResearchGate
• Wikipedia-Eintrag über MDPI
  

 

Abbildung: Alice fragt die Raupe, was sie von MDPI hält. Originalillustration von John Tenniel (Quelle: Wikimedia Commons)

Scamference

Scam + Conference = Scamference

Diese Wortschöpfung fand ich auf der Webseite "For Better Science". Sie beschreibt ziemlich gut die Aktivitäten einiger kommerzieller Tagunsgorganisatoren deren einziges Ziel es ist, Geld mit Tagungen zu erwirtschaften. Die neuste Masche besteht darin per E-Mail wertlose Medaillen und andere Preise anzubieten. Eine solche Medaille wurde mir kürzlich offeriert. Ich habe diese "Ehre" nicht angenommen. 

Auf "For Better Science" findet man mehr Informationen zu diesem Thema: Forschungspreis "IAAM Scientist Award and Medal" - Tiwari’s IAAM honours Magdeburg.

Im weiteren Verlauf der Prozedur wird dann ziemlich bald die Rechnung gestellt: "IAAM Medal" Asks for Payment of €459 von Da-Wen Sun.

Hier noch die Kopie der Erinnerungs-E-Mail:

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Dear Dr. XXXX, Greetings from Ulrika, Sweden. 

We are happy to inform you that the deadline of abstract submission is extended until 31 August 2022. Please accept this gentle reminder to submit your abstract within extended deadline to deliver your IAAM Scientist Medal Lecture at the Advanced Materials World Congress, 11 – 14 October 2022, Stockholm, Sweden (AMWC, www.advancedmaterialscongress.org/world). The abstract template and submission guidelines can be found at https://www.advancedmaterialscongress.org/world/pages/call-for-abstracts The AMWC will be organized with Onsite - Online LIVE hybrid setups. Please feel free to choose your mode of presentation either onsite or online depending on your convenience. We are looking forward to receiving your abstract within the due date. 

With sincere appreciation, Dr. S. Patra 

Program Director International Association of Advanced Materials Gammalkilsvägen 18, 590 53 Ulrika, Sweden Tel: (+46) 1313-2424 Web: www.iaamonline.org 

 

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Abbildung: Alice kann sich kaum retten vor den vielen Tagungseinladungen.. Originalillustration von John Tenniel (Quelle: Wikimedia Commons)

Über Tagungsorganisation und Open-Access als Geschäftsmodell hatte ich bereits in mehreren Posts berichtet, siehe unter diesem Link.

New on the Bookshelf – Part 13

"The Science and Business of Drug Discovery - Demystifying the Jargon" von Edward D. Zanders. Wie der Titel schon sagt, bemüht sich der Autor darum, den Fachjargon zu erklären. Das Buch konzentriert sich auf verschreibungspflichtige Medikamente. Als Hintergrundinformation wird in einem einleitenden Kapitel etwas Molekülchemie vorgestellt: von kleinen organischen Molekülen bis zu Makromolekülen. Die Teile 2 und 3 des Buches sind der Pipeline der Medikamentenentwicklung gewidmet. Das ist der Schwerpunkt des Buches. Die Teile 4 und 5 besprechen verschiedene Aspekte der pharmazeutischen Industrie. 

Fazit: Wer sich für Medikamentenentwicklung interessiert, sollte dieses Buch nutzen. 

 

       

 

"Toxikologie für alle - Wann ist ein Stoff gefährlich?" Taschenbuch von Helmut und Heidrun Greim. Ziel der Autoren ist es, „… die Grundprinzipien der Toxikologie nachvollziehbar darzustellen, damit man auch als Laie abschätzen kann, ob eine mögliche Gesundheitsgefährdung vorliegt.“ Das ist ein guter Vorsatz. Die Autoren erklären zunächst zum Verständnis notwendige Grundlagen (Dosis-Wirkungs-Beziehungen, Exposition, Risikoabschätzung, Grenzwerte). In Teil B wenden sie sich den Organen und Organsystemen zu. Dort werden jeweils Toxikologie, Störungen durch toxische Substanzen und mögliche Krankheitsfolgen besprochen. Das ist übersichtlich und meist gut verständlich geschrieben. In Teil C werden spezielle Fragestellungen behandelt. Hier tauchen viele aktuelle Themen auf: Nitrat in Trinkwasser, Tätowierungen, Mikroplastik, Feinstaub, … u.v.a. 

Fazit: Ziel erreicht! Das Buch bietet dem interessierten Laien einen guten Überblick über relevante Themen der Toxikologie. 

 

New on the Bookshelf – Part 12

Neu in der Bibliothek 

 “Organometallic Chemistry - Fundamentals and Applications” von I. Haiduc und L. Silaghi-Dumitrescu bietet eine erfrischende Alternative zu anderen Titel auf diesem Gebiet. Das Buch hat Lehrbuchcharakter, „introductory textbook“ schreiben die Autoren. So fasst z.B. der Abschnitt über Lithiumorganyle die wichtigsten Informationen auf zwei Seiten zusammen. Grignardverbindungen werden auf einer Seite erklärt. Dafür werden aber auch exotischere Metallorganyle z.B. vom Berllylium, Calcium und Barium besprochen. Bei der Gruppe 14 werden Zinn- und Bleiorganyle ausführlich dargestellt. Silicium und Germanium werden als Nichtmetalle angesehen und nicht behandelt. Die Übergangsmetallorganyle (Part III) sind nach Ligandklassen sortiert (Zweielektronenliganden, Dreielektronenliganden, … usw.). Eine Stärke des Buches sind die Anwendungen von metallorganischen Verbindungen in der organischen Synthese (Part IV). Heck-, Stille-, Negishi-, Sonogashira- und andere Kupplungen werden darin beschrieben. 

Fazit: Ein Blick in das Buch lohnt sich und bietet dem Leser durchaus überraschende Einblicke. Es kann aber sein, dass Sie nicht alles dort finden, was Sie suchen. 

         

 

“Organic and Inorganic Fluorine Chemistry - Methods and Applications” von Axel Haupt ist eine umfassende Monographie zur modernen Fluorchemie. Es beginnt mit elementarem Fluor, Fluorwasserstoff und Festkörperstrukturen einfacher anorganischer Fluorverbindungen. Die Anorganische Fluorchemie (Part B) ist nach den Gruppen des Periodensystems gegliedert. Besonders übersichtlich und einprägsam sind die Reaktionsschemata zu den einzelnen Elementen. In Part C (Organische Fluorchemie) liegt der Fokus auf den Eigenschaften und Anwendungen. Im Weiteren werden dann die Synthesen nach organischen Verbindungsklassen sortiert besprochen. 

Fazit: Die grundlegende Monografie für alle, die mit Fluorverbindungen arbeiten.

The strongest magnet

Der stärkste Magnet

Eine neue Klasse von Molekülen soll dreimal stärker magnetisch sein, als alle bisher hergestellten Magnete. Darüber berichte eine Arbeitsgruppe von der University of California. Es handelt sich dabei um zweikernige Komplexverbindungen der Lanthanoide Gadolinium, Dysprosium oder Terbium. Die beiden Seltenerdelemente werden durch hoch substituierte Cyclopentadienylliganden abgeschirmt. Dadurch werden stabile Verbindungen ermöglicht. Die beiden Zentralatome werden durch drei Iodatome verbrückt (sieh Abbildung 1). 

  Abbildung 1: Allgemeine Strukturformel der molekularen Supermagnete.

 

Es handelt sich um eine gemischtvalente Verbindung. Formal ist eines der beiden Lanthanoidionen dreifach positiv, das andere zweifach positiv geladen. Vereinfacht ausgedrückt, haben die beiden Lanthanoidionen damit ein Elektron übrig, welches nicht für eine Bindung zu einem der Liganden benötigt wird. Mit diesem Elektron bilden sie eine Lanthanoid-Lanthanoid σ-Bindung aus. Dieses ungepaarte σ-Elektron sorgt dafür, dass sich die (ungepaarten) f-Elektronen beider Lanthanoide alle gleich ausrichten. Dadurch entsteht ein high-spin-Grundzustand für das Molekül mit einer grossen magnetischer Anisotropie. Das Molekül wird dadurch extrem stark magnetisch.

• Originalmitteilung: C. A. Gould, K. R. McClain, D. Reta, J. G. C. Kragskow, D. A. Marchiori, E. Lachman, E.-S. Choi, J. G. Analytis, R. D. Britt, N. F. Chilton, B. G. Harvey, J. R. Long: "Ultrahard magnetism from mixed-valence dilanthanide complexes with metal-metal bonding", Science 2022, 375, 198-202. DOI: 10.1126/science.abl5470
• Bericht in Spektrum.de vom 20.01.2022.
  

Das Molekül ist nicht nur clever konstruiert, sondern auch ästhetisch (siehe Abbildung 2). Die Penta(iso-propyl)cyclopentadienylliganden (schwarz) schirmen die Lanthanoidionen (pink) weitgehend räumlich ab. Beide Molekülfragmente werden durch die drei Iodidionen (hellgrün) zusammengehalten. Diese Konstellation ermöglicht erst die Ausbildung der Ln-Ln-Wechselwirkung, die durch ein einzelnes Elektron realisiert wird.

Abbildung 2: Molekülstruktur eines molekularen Supermagneten aus der Publikation Science 2022, 375, 198-202 (Abbildung erzeugt aus dem Datensatz CCDC-2097930 mit der Software Mercury).

Abbildung 3: Kalottendarstellung der Molekülstruktur eines molekularen Supermagneten aus der Publikation Science 2022, 375, 198-202 (Abbildung erzeugt aus dem Datensatz CCDC-2097930 mit der Software Mercury).

Abbildung 3 zeigt alle Atome mit ihren van-der-Waals-Radien. Diese spiegeln in realistischer Weise die Raumerfüllung der Atome in diesem Molekül wider. Man sieht sehr schön, wie die Lanthanoid-Ionen durch die Liganden abgeschirmt werden. 

 

Kommentar: Die hier vorgestellte Publikation ist eine hoch aktuelle Forschungsarbeit. Die hergestellten Lanthanoidkomplexe dürften hydrolyse- und luftempfindlich sein und müssen vermutlich unter Schutzgas gehandhabt werden. Ich denke, von möglichen Anwendungen sind diese Arbeiten noch weit entfernt.

 

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Weiterführende Literatur:

• Einen Überblick über die Chemie des Pentaisopropylcyclopentadienyl-Anions liefert ein kürzlich erschienener Übersichtsartikel: S. Lauk, A. Schäfer, Pentaisopropyl Cyclopentadienyl: An Overview across the Periodic Table, European Journal of Inorganic Chemistry, 2021 (2021) 5026-5036.
  
• Über magnetische Komplexverbindungen berichten M. Feng und M.-L. Tong in Chem. Eur. J. 2018, 24, 7574 unter dem Titel "Single Ion Magnets from 3d to 5f: Developments and Strategies". Der Volltext ist auch bei Researchgate abrufbar.