|
Vorwort zur 4. Auflage |
6 |
|
|
Inhalt |
8 |
|
|
1 Anorganische Molekülchemie |
14 |
|
|
1.1 Methodische Grundlagen |
15 |
|
|
1.1.1 Arbeitstechniken |
15 |
|
|
1.1.2 Charakterisierungsmethoden |
18 |
|
|
1.1.3 Grundlagen quantenchemischer Methoden |
22 |
|
|
1.2 Gmrundlegende Aspekte von Struktur und Reaktivität |
29 |
|
|
1.2.1 Elementare Trends – Die Sonderstellung der Elemente der 2. Periode |
29 |
|
|
1.2.2 Geometrische Struktur von Molekülen |
33 |
|
|
1.2.3 Intermolekulare Wechselwirkungen und Reaktivität |
34 |
|
|
1.2.4 Mehrzentrenbindungen |
39 |
|
|
1.2.5 Reaktionsmechanismen |
48 |
|
|
1.2.6 Kinetische Stabilisierung |
50 |
|
|
1.3 Molekülgerüste: Ketten, Ringe, Polycyclen, Käfige |
55 |
|
|
1.3.1 Molekulare Silikate und Silikatanaloga |
56 |
|
|
1.3.2 Element-Modifikationen: Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel |
64 |
|
|
1.3.3 Aktivierung von Element-Element-Bindungen und Gerüstumwandlungen |
77 |
|
|
1.3.4 Gerüststrukturen aus Gruppe-14 Elementen: Oligo- und Polysilane |
86 |
|
|
1.4 Subvalente Verbindungen |
93 |
|
|
1.4.1 Carbenanaloga |
94 |
|
|
1.4.2 Borylene |
110 |
|
|
1.4.3 Radikale |
113 |
|
|
1.5 Mehrfachbindungssysteme |
118 |
|
|
1.5.1 Klassische und Nichtklassische isolierte Doppelbindungen |
118 |
|
|
1.5.2 Dreifachbindungen |
122 |
|
|
1.5.3 Konjugierte und aromatische p-Systeme |
125 |
|
|
1.6 Elektronenreiche Verbindungen |
130 |
|
|
1.6.1 Edelgasverbindungen |
131 |
|
|
1.6.2 Ylide |
137 |
|
|
1.7 Clusterverbindungen mit Elektronenmangel |
144 |
|
|
1.7.1 Deltaedrische Polyborane |
144 |
|
|
1.7.2 Heteroborane |
151 |
|
|
1.8 Moderne Aspekte von Säure-Base- und Wasserstoffchemie |
154 |
|
|
1.8.1 Supersäuren |
154 |
|
|
1.8.2 Lewissäure/base-Komplexe |
164 |
|
|
1.8.3 Frustrierte Lewis-Paare und H2-Aktivierung |
173 |
|
|
2 Festkörperchemie |
184 |
|
|
Einleitung |
184 |
|
|
2.1 Festkörperreaktionen |
186 |
|
|
2.1.1 Reaktionsbehälter |
187 |
|
|
2.1.2 Fest-Fest-Reaktionen |
188 |
|
|
2.1.3 Reaktionen in Schmelzen |
190 |
|
|
2.1.4 Chemische Transportreaktionen |
192 |
|
|
2.1.5 Reaktionen bei „tiefen“ Temperaturen |
195 |
|
|
2.1.6 Modifizierung von Feststoffen |
197 |
|
|
2.1.7 Reaktionen bei hohen Drücken |
199 |
|
|
2.2 Kristallstrukturen |
204 |
|
|
2.2.1 Dichteste Packungen von Atomen |
204 |
|
|
2.2.2 Lückenbesetzungen in dichtest gepackten Strukturen |
206 |
|
|
2.2.3 Beschreibung wichtiger Strukturtypen |
207 |
|
|
2.2.4 Vorhersagen von Kristallstrukturen |
214 |
|
|
2.3 Nanochemie |
215 |
|
|
2.3.1 Der Schmelzpunkt von Nanoteilchen |
216 |
|
|
2.3.2 Die elektrische Leitfähigkeit von Nanoteilchen |
217 |
|
|
2.3.3 Der Magnetismus von Nanoteilchen |
218 |
|
|
2.3.4 Die optischen Eigenschaften von Nanoteilchen |
219 |
|
|
2.3.5 Oberflächenchemie und Katalyse |
219 |
|
|
2.3.6 Synthesen von Nanoteilchen |
220 |
|
|
2.3.7 Gesundheitliche Risiken von Nanoteilchen |
221 |
|
|
2.4 Kristalldefekte |
221 |
|
|
2.4.1 Rotationen |
222 |
|
|
2.4.2 Versetzungen |
222 |
|
|
2.4.3 Punktdefekte nach Schottky und Frenkel |
223 |
|
|
2.4.4 Farbzentren |
223 |
|
|
2.4.5 Platztausch von Atomen (Ordnungs-Unordnungs-Vorgänge) |
224 |
|
|
2.4.6 Fehlordnung über Leerstellen |
226 |
|
|
2.4.7 Nicht stöchiometrische Phasen |
228 |
|
|
2.4.8 Dotierung und feste Lösungen |
228 |
|
|
2.4.9 Scherstrukturen |
230 |
|
|
2.5 Elektrochemische Zellen |
232 |
|
|
2.5.1 Messung von Sauerstoff-Partialdrücken |
232 |
|
|
2.5.2 Brennstoffzellen |
233 |
|
|
2.5.3 Batterien |
233 |
|
|
2.5.4 Wiederaufladbare Lithiumbatterien |
235 |
|
|
2.5.5 Die Nickel-Metallhydrid-Batterie |
238 |
|
|
2.6 Elektronische Strukturen fester Stoffe |
239 |
|
|
2.6.1 Die lineare Anordnung von Wasserstoffatomen |
240 |
|
|
2.6.2 Die Peierls-Verzerrung einer linearen Anordnung von H-Atomen |
243 |
|
|
2.6.3 Bandstrukturen in drei Dimensionen – Brillouin-Zonen |
245 |
|
|
2.6.4 Beispiele für Bandstrukturen |
246 |
|
|
2.6.5 Metall–Metall-Bindungen |
254 |
|
|
2.6.6 Peierls-Verzerrung und Ladungsdichtewelle (CDW) |
255 |
|
|
2.7 Magnetische Eigenschaften von Feststoffen |
256 |
|
|
2.7.1 Diamagnetismus |
258 |
|
|
2.7.2 Paramagnetismus |
258 |
|
|
2.7.3 Kooperative Eigenschaften |
263 |
|
|
2.7.4 Ferromagnetische Ordnung |
264 |
|
|
2.7.5 Magnetische Kopplungsmechanismen |
265 |
|
|
2.7.6 Antiferromagnetische Ordnung |
266 |
|
|
2.7.7 Paramagnetismus der Leitungselektronen (Pauli-Paramagnetismus) |
266 |
|
|
2.8 Der metallische Zustand |
267 |
|
|
2.8.1 Metalle |
267 |
|
|
2.8.2 Intermetallische Systeme |
269 |
|
|
2.8.3 Legierungen |
270 |
|
|
2.8.4 Intermetallische Verbindungen mit Formgedächtnis |
270 |
|
|
2.8.5 Hume-Rothery-Phasen |
271 |
|
|
2.8.6 Laves-Phasen |
273 |
|
|
2.8.7 Zintl-Phasen |
274 |
|
|
2.9 Verbindungen der Metalle |
281 |
|
|
2.9.1 Metallhydride |
281 |
|
|
2.9.2 Metallboride |
289 |
|
|
2.9.3 Metallcarbide |
295 |
|
|
2.9.4 Metallnitride |
303 |
|
|
2.9.5 Metalloxide |
309 |
|
|
2.9.6 Metallsulfide |
348 |
|
|
2.9.7 Metallfluoride |
360 |
|
|
2.9.8 Metallchloride, -bromide und -iodide |
367 |
|
|
2.9.9 Halogenide der Seltenerdmetalle |
383 |
|
|
2.10 Keramische Materialien |
390 |
|
|
2.10.1 Herstellung von Hochleistungskeramiken |
390 |
|
|
2.10.2 Cermets und Komposite |
391 |
|
|
2.10.3 Einteilung keramischer Materialien |
392 |
|
|
3 Komplex-/Koordinationschemie |
406 |
|
|
3.1 Einleitung |
406 |
|
|
3.2 Geschichte |
407 |
|
|
3.3 Nomenklatur von Komplexverbindungen |
409 |
|
|
3.4 Ligandenklassen |
413 |
|
|
3.5 Oxidationszahl und Valenzelektronenzahl des Metallatoms in Komplexverbindungen |
417 |
|
|
3.6 Gesamtelektronenzahl in Komplexen |
418 |
|
|
3.7 Koordinationszahl und -polyeder von Komplexverbindungen |
420 |
|
|
3.8 Isomerie bei Komplexverbindungen |
428 |
|
|
3.9 Die Bindung in Komplexen und ihre Effekte |
435 |
|
|
3.9.1 Valenzbindungstheorie (VB-Theorie) |
435 |
|
|
3.9.2 Kristallfeldtheorie (CF-Theorie) |
437 |
|
|
3.9.3 Stereochemische und thermodynamische Effekte der Kristallfeldaufspaltung |
445 |
|
|
3.9.4 Kristallfeldaufspaltung – UV/Vis-Spektroskopie |
451 |
|
|
3.9.5 Kristallfeldtheorie – Defizite des Modells |
454 |
|
|
3.9.6 Kristallfeldtheorie – Mehrelektronennäherung |
455 |
|
|
3.9.7 Ligandenfeldtheorie |
470 |
|
|
3.9.8 Molekülorbitaltheorie (MO-Theorie) |
478 |
|
|
3.10 Stabilität von Metallkomplexen |
488 |
|
|
3.10.1 Thermodynamische und kinetische Stabilität |
488 |
|
|
3.10.2 Stabilitätskonstanten und Komplexbildungsgleichgewichte |
490 |
|
|
3.10.3 Stabilitätstrends |
494 |
|
|
3.10.4 Der Chelateffekt – Grundlagen |
499 |
|
|
3.10.5 Der Chelateffekt – Anwendungen |
503 |
|
|
3.11 Reaktivität von Metallkomplexen, Kinetik und Mechanismen |
513 |
|
|
3.11.1 Substitutionsreaktionen |
513 |
|
|
3.11.2 Redoxreaktionen – Elektronentransfer zwischen Komplexen |
522 |
|
|
3.11.3 Ligandenreaktionen in der Koordinationssphäre von Metallatomen |
533 |
|
|
3.12 Disauerstoff-Metallkomplexe |
537 |
|
|
3.13 Distickstoff-Metallkomplexe |
547 |
|
|
3.14 Cyano-Metallkomplexe |
553 |
|
|
3.15 Metall-Metall-Bindungen und Metallcluster |
559 |
|
|
3.16 Medizinische Anwendungen von Metallkomplexen |
566 |
|
|
3.17 Koordinationspolymere, MOFs |
570 |
|
|
3.18 Lumineszenz bei Metallkomplexen |
577 |
|
|
3.19 Methoden zur Untersuchung von Metallkomplexen |
583 |
|
|
3.20 Anhang |
592 |
|
|
3.20.1 Molkülsymmetrie und Gruppentheorie |
592 |
|
|
3.20.2 Systematische Ermittlung von Russel-Saunders-Termen |
598 |
|
|
4 Organometallchemie |
604 |
|
|
4.1 Einleitung und Metall-Kohlenstoff-Bindung |
604 |
|
|
4.2 Hauptgruppenmetall- und -elementorganyle |
608 |
|
|
4.2.1 Alkalimetallorganyle |
608 |
|
|
4.2.2 Erdalkalimetallorganyle |
613 |
|
|
4.2.3 Organlye der 13. Gruppe: B, Al |
615 |
|
|
4.2.4 Organyle der 14. Gruppe: Si, Sn und Pb |
622 |
|
|
4.2.5 Elementorganyle 15. Gruppe: Phosphor |
634 |
|
|
4.2.6 Fluktuierende Hauptgruppenmetalloranyle |
642 |
|
|
4.2.7 Hauptgruppenmetall-p-Komplexe |
644 |
|
|
4.2.8 Subvalente Hauptgruppen-s-Organyle und Element-Element-Bindungen |
651 |
|
|
4.2.9 Kation-Aren-p-Wechselwirkungen |
656 |
|
|
4.3 Übergangsmetallorganyle |
658 |
|
|
4.3.1 Carbonylkomplexe |
658 |
|
|
4.3.2 Carben-(Alkyliden-)Komplexe |
697 |
|
|
4.3.3 Carbin-(Alkylidin-)Komplexe |
708 |
|
|
4.3.4 Übergangsmetall-p-Komplexe |
711 |
|
|
4.3.5 Agostische Wechselwirkungen |
735 |
|
|
4.3.6 Elementarreaktionen mit Metallorganylen |
737 |
|
|
4.3.7 Metallorganische Verbindungen der Lanthanoide |
746 |
|
|
4.4 Katalyse |
748 |
|
|
4.4.1 Homogenkatalytische Verfahren |
748 |
|
|
4.4.2 Heterogenkatalytische Verfahren |
780 |
|
|
5 Bioanorganische Chemie |
798 |
|
|
5.1 Einleitung |
798 |
|
|
5.2 Transport und Speicherung von Metallionen |
799 |
|
|
5.2.1 Ionenkanäle, Ionenpumpen, Ionophore |
799 |
|
|
5.2.2 Funktionelle Metallionen: Eisen und Kupfer |
803 |
|
|
5.3 Kalium, Natrium und Calcium: Signalübertragung und biologische Struktur |
814 |
|
|
5.3.1 Überlegungen zur Steuerung von biologischen Prozessen |
814 |
|
|
5.3.2 Grundlagen der Nervenleitung |
815 |
|
|
5.3.3 Kaliumkanäle |
817 |
|
|
5.3.4 Calciumionen als intrazelluläre Signalübermittler |
819 |
|
|
5.4 Zink: Lewis-saure Katalyse und strukturgebende Funktion |
821 |
|
|
5.4.1 Allgemeiner Überblick |
821 |
|
|
5.4.2 Strukturgebende Wirkung von Zink |
821 |
|
|
5.4.3 Zink in Enzymen |
823 |
|
|
5.5 Wichtige bioanorganische Kupfer- und Eisenkomplexe |
830 |
|
|
5.5.1 Allgemeiner Überblick |
830 |
|
|
5.5.2 Kupferproteine |
830 |
|
|
5.5.3 Eisenproteine |
833 |
|
|
5.6 Elektronentransferketten |
839 |
|
|
5.6.1 Allgemeiner Überblick |
839 |
|
|
5.6.2 Photosynthese und Atmungskette |
840 |
|
|
5.6.3 Grundlagen des Elektronentransfers in Proteinen |
846 |
|
|
5.7 Transport und Aktivierung von Sauerstoff |
853 |
|
|
5.7.1 Sauerstofftransportproteine |
853 |
|
|
5.7.2 Enzymatische Katalyse von Reaktionen mit Sauerstoff |
855 |
|
|
5.7.3 Cytochrom P-450 |
858 |
|
|
5.7.4 Protocatechuat-3,4-Dioxygenase (3,4-PCD) |
860 |
|
|
5.7.5 Tyrosinase |
862 |
|
|
5.7.6 Kupfer-Zink-Superoxiddismutase (SOD) |
863 |
|
|
5.8 Vitamin und Cofaktor B12 |
864 |
|
|
5.8.1 Historisches und biologische Bedeutung |
864 |
|
|
5.8.2 Allgemeine Strukturmerkmale |
865 |
|
|
5.8.3 Reaktivität von Cobalaminen |
867 |
|
|
5.9 Biologische und medizinische Anwendungen von Metallkomplexen |
869 |
|
|
5.9.1 Hintergrund |
869 |
|
|
5.9.2 Nickelchelatchromatographie |
870 |
|
|
5.9.3 Elektrochemische Hybridisierungssensoren |
871 |
|
|
5.9.4 Radiopharmazeutika |
872 |
|
|
5.9.5 Carbonylmetallimmunoassays (CMIA) |
878 |
|
|
Übungsaufgaben |
882 |
|
|
Biographische Daten der Autoren |
902 |
|
|
Sachregister |
904 |
|