03.11.2014 - Freie Universität Berlin

Erstmals Oxidationsstufe IX für chemische Verbindung beschrieben

Forscherteam macht bedeutenden Fortschritt in der Erforschung höchst möglicher Oxidationsstufen

Wissenschaftler der Freien Universität Berlin, der Fudan University in Shanghai sowie der McMaster University in Hamilton, Kanada, konnten eine chemische Verbindung mit einer bisher unbekannten und extrem hohen Oxidationsstufe entdecken. Der Chemieprofessor Sebastian Hasenstab-Riedel von der Freien Universität konnte gemeinsam mit einem internationalen Forscherteam erstmals eine Verbindung charakterisieren, die die formale Oxidationszahl IX erreicht. Die Oxidationszahl gibt die Anzahl von Elektronen eines Atoms innerhalb einer chemischen Verbindung an. Bislang waren die Möglichkeiten – je nach Stellung der 118 bekannten Elemente im Periodensystem – im positiven Bereich auf die Werte I bis VIII limitiert. Die nun entdeckte Iridiumverbindung [IrO4]+ mit der formalen Oxidationsstufe IX gehört zur Gruppe der Metalloxide und könnte in Zukunft zum Beispiel als starkes Oxidationsmittel für chemische Reaktionen eingesetzt werden. Die Forschungsergebnisse wurden in der jüngsten Online-Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht.

[IrO4]+ konnte im gasförmigen Zustand mittels der Photodissoziationsspektroskopie nachgewiesen werden. Der Sprung von der Oxidationsstufe VIII zu IX war möglich, weil das Element Iridium ein Elektron mehr besitzt als sein Nachbarelement Osmium, welches in der bereits bekannten analogen Verbindung OsO4 die Oxidationsstufe VIII erreicht. OsO4 wird in einer Vielzahl von chemischen Reaktionen eingesetzt, beispielsweise als Katalysator für Oxidationsreaktionen in der organischen Chemie.

Durch quantenchemische Berechnungen hatten die Wissenschaftler um Hasenstab-Riedel schon 2010 eine mögliche Existenz einer Verbindung mit der Oxidationsstufe IX dargelegt. Da diese Berechnungen ebenfalls die Stabilität im Festkörper vorhergesagt haben, sind die Wissenschaftler zuversichtlich, dass [IrO4]+ im nächsten Schritt von der Gasphase in den festen Aggregatzustand überführt werden kann.

  • Guanjun Wang, Mingfei Zhou, James T. Goettel, Gary J. Schrobilgen, Jing Su, Jun Li, Tobias Schlöder, Sebastian Riedel: „Beyond Oxidation State VIII: Discovery of the First Species in Formal Oxidation State IX“, in: Nature.
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