Elektride

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Als Elektride bezeichnet man chemische Verbindungen, in denen die negative Ladung nicht als Anion, sondern als freies Elektron vorliegt. Die erste derartige Verbindung, deren Struktur röntgenkristallographisch aufgeklärt wurde, ist das Caesium-Elektrid Cs+(18C6)2 · e (18C6 = 18-Krone-6).[1] Die Verbindungen sind nahe verwandt mit den Alkaliden.

Darstellung und Eigenschaften[Bearbeiten]

In flüssigem Ammoniak gelöstes Natrium

Ein klassisches Experiment zur Erzeugung von Elektriden ist das Auflösen von Natrium-Metall in flüssigem Ammoniak. Dabei entsteht eine dunkelblaue Lösung, die paramagnetisch und elektrisch leitfähig ist. In dieser Lösung sind die Elektronen vom Lösungsmittel solvatisiert. Ein Schlüsselaspekt bei der Darstellung von Elektriden im Festkörper ist, wie bei den Alkaliden, die Verwendung von nicht reduzierbaren Kronenethern oder Kryptanden zur Komplexierung der Alkalimetallkationen.[2] An der Verbindung Cs+(18C6)2 · e konnte nachgewiesen werden, dass die elektrische Leitfähigkeit im Festkörper der Elektride gering ist, was die Lokalisierung der Elektronen bestätigt.[1] Elektride sind sehr reaktiv und starke Reduktionsmittel und zersetzen sich in der Regel bei Temperaturen über −40 °C. Im Jahre 2003 berichten jedoch Hosono et al. von der ersten chemisch und thermisch stabilen Elektrid-Verbindung [Ca24Al28O64]4+(4e).[3] Die Synthese erfolgt in der Regel durch Auflösen des entsprechenden Alkalimetalls in flüssigem Ammoniak oder einem Alkylamin in der Gegenwart eines geeigneten Kryptanden oder Kronenethers.[1][4]

Weitere Beispiele[Bearbeiten]

Es wurden eine Vielzahl verschiedener Elektride mit unterschiedlichen Alkalimetallkationen und unterschiedlichen Komplexbildnern synthetisiert. Beispielsweise gelang die Darstellung von Lithiumelektrid [Li+(Cryptand [2.1.1])e][5], Kaliumelektrid [K+(Cryptand[2.2.2])e][6], Rubidiumelektrid [Rb+(Cryptand[2.2.2])e][7] und einem bei Raumtemperatur stabilen Natriumelektrid.[8]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c Steven B. Dawes, Donald L. Ward, Rui He Huang and James L. Dye: First Electride Crystal Structure. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 3535–3537.
  2. James L. Dye: Electrons as Anions. Science 2003, 301, 607–608.
  3. Satoru Matsuishi, Yoshitake Toda, Masashi Miyakawa, Katsuro Hayashi, Toshio Kamiya, Masahiro Hirano, Isao Tanaka, Hideo Hosono: Alkali-Metal-Anion Dimers and Chains in Alkalide Structures. Science 2003, 301, 626–629.
  4. James L. Dye: Electrides: Ionic Salts with Electrons as the Anions. Science 1990, 247, 663–668.
  5. Rui H. Huang, Michael J. Wagner, Deborah J. Gilbert, Kerry A. Reidy-Cedergren, Donald L. Ward, Margaret K. Faber and James L. Dye: Structure and Properties of Li+(Cryptand [2.1.1])e, an Electride with a 1D “Spin-Ladder-like” Cavity-Channel Geometry. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 3765–3772.
  6. Donald L. Ward, Rui H. Huang and James L. Dye: Structures of Alkalides and Electrides. I. Structure of Potassium Cryptand[2.2.2]* Electride. Acta Cryst. 1988, C44, 1374–1376.
  7. Qingshan Xie, Rui H. Huang, Andrew S. Ichimura, Richard C. Phillips, William P. Pratt, Jr. and James L. Dye: Structure and Properties of a New Electride, Rb+(cryptand[2.2.2])eJ. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 6971–6978.
  8. Mikhail Y. Redko, James E. Jackson, Rui H. Huang and James L. Dye: Design and Synthesis of a Thermally Stable Organic Electride. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12416–12422.