- Charge-Transfer-Übergang
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Charge-Transfer-Komplexe sind Komplexe, die durch die Wechselwirkung eines Elektronendonor mit einem Akzeptor gebildet werden. Häufig werden diese Komplexe auch als Elektronen-Donor-Akzeptor-Komplexe bezeichnet, diese Begriffe sind jedoch nicht völlig deckungsgleich, da im Gegensatz zum Elektronen-Donor-Akzeptor-Komplex bei Charge-Transfer-Komplexen immer ein Ladungstransfer stattfindet. Charakteristisch für Charge-Transfer-Komplexe ist häufig eine intensive Farbe.
Inhaltsverzeichnis
Charge-Transfer-Übergang
Bei Charge-Transfer-Übergängen wird, im Gegensatz zu anderen Übergängen wie dem d-d-Übergang, ein Elektron zwischen den Orbitalen zweier verschiedener Atome oder Moleküle übertragen. Ausgelöst wird der Übergang durch Absorption von Licht. Es existieren mehrere Übertragungsmöglichkeiten:
Übergang Ligand zu Metall
Bei diesen Verbindungen und Komplexen ist es möglich, dass ein Elektron des Anions oder Liganden auf das Metallatom übertragen wird. Werden die Orbitale betrachtet, so erfolgt der Übergang zwischen p-Orbitalen des Liganden und d- oder s-Orbitalen des Metalls. Dieser Übergang wird vor allem bei Verbindungen mit hochgeladenen Kationen gefunden. Typische Beispiele sind das Permanganat- und Chromat-Ion, bei dem ein Elektron des Sauerstoffs auf das Mangan- oder Chromatom übertragen wird.
Übergang Metall zu Ligand
Der Übergang von Metall zu Ligand ist das Umgekehrte zum Übergang Ligand-Metall, nun ist das Metall der Donor und der Ligand der Akzeptor. Der Übergang erfolgt nun von besetzten d-Orbitalen des Metalls in leere π*-Orbitale (antibindende π-Orbitale) des Liganden. Geeignete Liganden sind etwa Kohlenstoffmonoxid, Pyridin oder Pyrazol.
Übergang Metall zu Metall
Ein Charge-Transfer-Übergang von einem Metall auf das andere ist in Verbindungen möglich, in denen ein Metall in verschiedenen Oxidationsstufen in einer Verbindung vorliegen. Ein typisches Beispiel ist Berliner Blau, bei dem Elektronen zwischen zwei- und dreiwertigen Eisenionen verschoben werden können.
Lösungsmittelkomplexe
Werden die Halogene Chlor, Brom, Iod oder manche organische Verbindungen in geeigneten Lösungsmitteln, häufig Benzol, Halogenkohlenwasserstoffe oder Pyridin gelöst, kommt es zu charakteristischen Farben. Diese werden durch instabile Lewis-Säure-Base-Komplexe verursacht, bei denen Elektronen vom Lösungsmittel auf die Verbindung übertragen werden. Da unterschiedliche Lösungsmittel unterschiedlich stark binden können, kommt es in verschiedenen Lösungsmitteln auch zu unterschiedlichen Farben. Dieses Phänomen wird auch als Solvatochromie bezeichnet.
Farben
Wie die d-d-Übergänge liegen auch Charge-Transfer-Übergänge in der Regel im sichtbaren oder nahem ultravioletten Spektralbereich. Dies bedingt, dass viele Charge-Transfer-Komplexe farbig sind. Dabei sieht das Auge die Komplementärfarbe des absorbierten Lichtes. So erscheint das bei etwa 560 nm (grüner Spektralbereich) absorbierende Kaliumpermanganat charakteristisch Violett.
Im Gegensatz zu anderen Übergängen ist der Charge-Transfer-Übergang quantenmechanisch erlaubt. Daher ist eine hohe Absorption und damit auch intensive Farben möglich.
Auswirkung
Die Farbe vieler Pigmente beruht auf Charge-Transfer-Übergängen. Wichtige Beispiele sind Cadmiumsulfid (gelb), Zinnober (rot), Bleichromat (gelb) oder Eisenoxidpigmente.
Literatur
- Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, S. 165-166, ISBN 978-3-11-017770-1.
- James E. Huheey, Ellen A. Keiter, Richard L. Keiter: Anorganische Chemie, 3. Auflage, de Gruyter, Berlin 2003, S. 531-534, ISBN 3-11-017903-2.
- Stefan Kubik: Charge-transfer-Komplexe. In: Römpp Chemie-Lexikon, Thieme Verlag, Stand November 2005, online.
Weblinks
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