Edelgasverbindungen

Edelgasverbindungen sind chemische Verbindungen, die mindestens ein Edelgasatom enthalten, das über eine kovalente Bindung gebunden ist. Edelgase haben eine abgeschlossene Valenzschale und damit keine Neigung zur Verbindungsbildung. Trotzdem gibt es von einigen Edelgasen Verbindungen. Edelgasverbindungen sind bisher nur von den vier schwersten Edelgasen Argon, Krypton, Xenon und Radon bekannt. Von Helium und Neon sind keine Edelgasverbindungen bekannt. Keine Edelgasverbindungen sind die sogenannten Einschlussverbindungen oder Clathrate, bei der die Edelgasatome nur schwach gebunden sind. Edelgasverbindungen sind sehr starke Oxidationsmittel und neigen deshalb sehr zum Zerfall in die Elemente. Sehr viele davon sind nur bei tiefen Temperaturen stabil.

Stabilität

Edelgasverbindungen sind nur von den schwereren Edelgasen bekannt, weil bei den leichteren Edelgasen die ersten Ionisierungsenergien sehr hoch sind. Es ist bislang nicht gelungen, mit chemischen Methoden eine Ionisierung zu erreichen, denn es gibt kein Oxidationsmittel, das zu einer solchen Reaktion in der Lage wäre.

Zu den schwereren Homologen nimmt die Ionisierungsenergie immer weiter ab, so dass nun stabile Verbindungen gebildet werden können.

Bei Radon besteht die Schwierigkeit, dass dieses Element radioaktiv ist und auch das langlebigste Isotop ²²²Rn nur eine geringe Halbwertszeit von unter 4 Tagen hat.

Wichtige Verbindungen

Von dem Element Krypton sind bisher nur die Verbindungen Kryptondifluorid KrF₂ (nach Reaktion mit lewissaurer MF_n als KrF⁺ das stärkste bekannte Oxidationsmittel) und das nur bei tiefen Temperaturen stabile Kryptonbis(pentafluororthotellurat) Kr(OTeF₅)₂ bekannt.

Die meisten Edelgasverbindungen sind Xenon-Verbindungen. In Xenonverbindungen hat das Xenon die Oxidationsstufen +2, +4, +6 und +8. Als Xenonverbindungen sind Fluoride, Oxide, aber auch Xenon-Stickstoff-Verbindungen, Xenon-Kohlenstoff-Verbindungen und komplexere Verbindungen (zum Beispiel XePtF₆) bekannt.

Fluoride

Es gibt drei bekannte einfache Xenon-Fluor-Verbindungen:

Xenondifluorid XeF₂, Xenontetrafluorid XeF₄ und Xenonhexafluorid XeF₆.

Xenondifluorid und Xenontetrafluorid sind entsprechend dem VSEPR-Modell linear bzw. quadratisch-planar aufgebaut. Sie kommen monomer vor. Xenonhexafluorid ist quadratisch-bipyramidal (verzerrt oktaedrisch) aufgebaut.

Alle Xenonfluoride werden durch thermische oder photochemische Aktivierung von Xenon/Fluor-Gemischen hergestellt. Welches Produkt entsteht, hängt vom Stoffmengenverhältnis, sowie den Reaktionsbedingungen ab (Druck, Temperatur).

→ siehe auch: Excimerlaser (instabil: F₂, Xe, ArF, KrF, XeBr, XeCl, XeF)

Oxide

Als Oxide sind Xenon(VI)-oxid XeO₃ und Xenon(VIII)-oxid XeO₄ bekannt. Beide Oxide sind sehr instabil und explosiv, sie sind starke Oxidationsmittel. Die Struktur des Xenontrioxid ist nach dem VSEPR-Modell trigonal-pyramidal (pseudo-tetraedrisch), die des Xenontetroxid tetraedrisch.

→Darstellung des Trioxids durch vollständige Hydrolyse von Xenonhexafluorid:

$\mathrm{XeF_6 + 3H_2O \longrightarrow XeO_3 + 6HF}$ ^[1]

Weitere Verbindungen

• Die erste hergestellte Xenon-Verbindung war Xenonhexafluoroplatinat XePtF₆ im Jahr 1962.^[2]

• Die erste hergestellte Xenon-Metallverbindung ist ein Tetra-Xenon-Gold(II)-Kation,^[3][4] das eine exakt quadratisch-planare Struktur zeigt. Sie wurde von Stefan Seidel und Prof. Konrad Seppelt vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie an der Freien Universität Berlin synthetisiert.

• Eine Xenon-Stickstoffverbindung wurde erstmalig 1974 von DesMarteau vorgestellt:

$\mathrm{2XeF_2 + 2HN(SO_2F)_2 \xrightarrow{(CH_2Cl_2, 273 K, 4 Tage)} \ 2FXeN(SO_2F)_2 + 2HF}$ ^[5]

• Das Argonfluorohydrid (HArF) konnte im Jahr 2000 durch Photolyse von Fluorwasserstoff in einer Argonmatrix bei 7,5 K synthetisiert werden. Der Nachweis gelang anhand neuer Linien im Infrarotspektrum. Die Verbindung ist nur bei Temperaturen unterhalb von 27 K stabil.^[6]

$\mathrm{HF \ + \ Ar \ \xrightarrow{(7,5 K; Photolyse)} \ HArF}$

Quellen

1. ↑ Abschnitt "Die Chemie der Edelgase" in: Huheey, E.Keiter, R.Keiter: Anorganische Chemie, 2. Auflage deGruyter, Berlin - New York 1995
2. ↑ N. Bartlett: Xenon Hexafluoroplatinate(V) Xe⁺[PtF₆]^- In: Proceedings of the Chemical Society 1962, S. 218
3. ↑ S. Seidel, K. Seppelt: Xenon as a Complex Ligand: The Tetra Xenono Gold(II) Cation in AuXe₄²⁺(Sb₂F₁₁^-)₂ In: Science 2000, S. 117-118
4. ↑ Erste Xenon-Metall-Verbindung synthetisiert (innovations-report (2001)
5. ↑ R. D. LeBlond, D. D. DesMarteau, Fluoro[imidobis(sulphuryl fluoride)]xenon. An example of a xenon–nitrogen bond, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1974, 555 - 556. [1]
6. ↑ Leonid Khriachtchev, Mika Pettersson, Nino Runeberg, Jan Lundell, Markku Räsänen: A stable argon compound. In: Nature. 2000, 406, S. 874–876, doi:10.1038/35022551.

Literatur

• M.Binnewies: Allgemeine und Anorganische Chemie Spektrum Verlag, Heidelberg 2004 ISBN 3-8274-0208-5
• W. Grochala, Atypical compounds of gases which have been called 'noble', Chem. Soc., Rev. 36 2007, 1632-1655, [2]