Neuartige Beryllium-Verbindung: Chemiker zähmen wildes Metall

Wie zwingt man ein hochreaktives Element in eine Verbindung, ohne dass es Elektronen raubt oder abgibt? Chemikern in Würzburg ist dies jetzt mit Beryllium gelungen.

Beryllium (grün), umgeben von zwei stabilisierenden zyklischen Kohlenstoffgruppen

Foto: Julia Schuster

Wer in Chemie nur ein bisschen aufgepasst hat, wird sich erinnern: Die Elemente, die ganz links im Periodensystem stehen, sind besonders reaktionsfreudig. Auf der linken Seite finden sich die Alkali- und Erdalkalimetalle. Natrium, Kalium und Kalzium zum Beispiel. In ihrer elementaren Form sind sie schwer zu halten, sie streben danach, ein Elektron oder zwei abzugeben - mit dem passenden Reaktionspartner, der es annimmt, können sie dann sehr stabile Verbindungen formen. Zum Beispiel Natriumchlorid, auch bekannt als Kochsalz oder Kalziumcarbonat, also Kalk.

Beryllium steht - im Periodensystem - in einer Reihe mit Kalzium, ist also ein sogenanntes Erdalkalimetall. Es in seiner elementaren Form in eine Verbindung zu zwingen, ist deshalb ein Kunststück. Dies ist Chemikern der Julius-Maximilians-Universität jetzt geglückt, wie sie im Fachblatt "Nature Chemistry"  berichten. "Wir haben für dieses Projekt zwei bis drei Jahre benötigt, auch weil wir uns die Zeit genommen haben, die Verbindung genau zu charakterisieren", sagt Holger Braunschweig von der Uni Würzburg.

Periodensystem der Elemente

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Vereinfacht gesagt, stabilisierten sie das Beryllium durch zwei ringförmige Kohlenstoffgruppen, sogenannte Carbene.  Bei Raumtemperatur ist die Verbindung - in Abwesenheit von Luft und Wasser - stabil. "Das sind die Standardbedingungen für metallorganische Synthese", so Holger Braunschweig.

Klappt es auch mit anderen Erdalkalimetallen?

Sollte es möglich sein, ähnliche Verbindungen mit Kalzium und Magnesium herzustellen, könnten diese in vielen Industriezweigen nützlich sein. Zum Beispiel könnten sie bei der Produktion von Arzneimitteln genutzt werden. "Sie wären ein willkommener Ersatz für zurzeit eingesetzte Stoffe, die sehr teure oder giftige Schwermetalle enthalten", sagt Braunschweig. Da Beryllium toxisch ist, dient die jetzt beschriebene Verbindung lediglich als Prototyp.

Braunschweig betont außerdem die Wichtigkeit dieser Art der Grundlagenforschung: "Man kann nicht vorhersagen, welche Eigenschaften eine neue Verbindung hat, noch nicht einmal welchen Schmelzpunkt." Es ist also immer möglich, bei solchen Experimenten auf ganz neue, vorher nicht angedachte Anwendungsmöglichkeiten zu stoßen.

Vier Neue im System

wbr