Eine neue Ära der Chemie?

                         zu Jochen Ebmeiers Realien
aus spektrum.de, 21.07.2026                                                                                   Seit Jahrzehnten diskutieren Fachleute, was chemische Bindungen sind. Ein neues Modell stellt jetzt die Vorstellung des gleichberechtigten Elektronenpaars auf den Prüfstand

Paar-Trennung: Neues Modell stellt Grundlage der Chemie infrage 

Das Elektronenpaar ist die Grundlage klassischer chemischer Bindungen. Ein Modell legt nun eine ungleiche Partnerschaft nahe: Manchmal macht eins der Elektronen schlicht nicht mit. 

 

von Lars Fischer

Es kommt nicht häufig vor, dass Grundlagen eines Schulfachs revidiert werden müssen. Aber genau das könnte in der Chemie passieren, denn Fachleute hinter-fragen nun eines der zentralen Konzepte des Fachs: die Elektronenpaarbindung. Das Elektronenpaar könnte demnach weniger grundlegend sein als gedacht. In einer neuen Veröffentlichung schlagen drei Forscher der Universität Oviedo in Spanien vor, dass in vielen Fällen nicht ein Elektronenpaar die chemische Bindung bildet, sondern nur ein einzelnes Elektron. Das andere sei »Zuschauer« und bleibe an seinem Atom, berichten Daniel Barrena-Espés, Elivio Francisco und Ángel Martín Pendás in der Fachzeitschrift »Chemical Science«. Das geht aus ihrer um-fassenden Analyse hervor, in der sie die Elektronenverteilung mit einer Kombi-nation verschiedener Ansätze untersucht haben. Demnach könne man Beispiele aus allen klassischen Bindungstypen im Sinne dieser Ein-Elektronen-Bindung interpre-tieren.

Die Natur chemischer Bindungen ist bis heute umstritten – besonders, wenn es um ungewöhnliche Sonderfälle wie Mehrzentrenbindungen oder schwache Wechselwir-kungen wie die Wasserstoffbrückenbindung geht. Doch das Modell der drei For-scher betrifft das ganz klassische Bindungsmodell, in dem Elektronenpaare zentrale Akteure sind: In der kovalenten Bindung sind die Paare über die beiden aneinander-gebundenen Atome hinweg delokalisiert, »gehören« also zu beiden Atomen glei-chermaßen. 

In einer Donor-Akzeptor-Bindung stellt eines der beiden beteiligten Atome das komplette Elektronenpaar. In der Ionenbindung wiederum sind die Elektronen-paare an einem Atom lokalisiert, und beide Atome tragen unterschiedliche La-dungen. 

In allen diesen Bindungen gilt jedoch, dass die gleiche Wellenfunktion mathema-tisch beide Elektronen eines Paars beschreibt – sie sind ununterscheidbar. Im Modell des Teams um Martín Pendás gilt das jedoch nicht mehr. Dort spaltet sich das Elektronenpaar in zwei Einzelakteure auf, von denen im Extremfall eins an seinem ursprünglichen Atom bleibt und dessen mathematische Beschreibung sich kaum ändert, während das andere die chemische Bindung bildet.

Ziel der Analyse war vor allem, die seit Jahrzehnten intensiv diskutierten Eigen-schaften von Donor-Akzeptor-Bindungen zu untersuchen. Dabei ist insbesondere unklar, warum diese auch als koordinativ bezeichneten Bindungen so viel schwä-cher sind als kovalente Bindungen, obwohl in beiden ein geteiltes Elektronenpaar vorliegt. Die neue Ein-Elektronen-Perspektive könnte das erhellen. Zusätzlich bietet diese Sichtweise eine einheitliche Erklärung für eine ganze Reihe recht schwacher Bindungen, die man bisher teilweise mit unterschiedlichen Modellen beschreibt. Unklar ist jedoch, ob die neue Art, Bindungen zu beschreiben, einen Fortschritt für praktische Probleme wie das Design chemischer Reaktionen und Mechanismen bietet.

 

Nota. - Von den diskutierenden Fachleuten bin ich keiner. Vielmehr verstehe ich auch diesmal nicht, worum es überhaupt geht. Aber spektrum.de stellt uns in Aus-sicht, dass ein neues Zeitalter der Chemie eröffnet wird. Das will ich Ihnen nicht vorenthalten. Vielleicht geht es auch hier um die Frage, ob mathematische Modelle die Wirklichkeit so beschreiben, dass jene voraussagbar wird.
JE