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Chemie unter höchsten Drücken: eine Herausforderung für die chemische Intuition

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Abstract

Mithilfe von Diamantstempelzellen und Stoßwellentechniken ist es heute möglich, Materie unter Multimegabar-Drücken (d. h. mehreren hundert GPa) zu studieren. In diesem Druckbereich sind die Eigenschaften von Materialien völlig anders als bei 1 atm (ca. 105 Pa). Um wie viel andersartig die Chemie bei hohen Drücken ist und welche Rolle die chemische Intuition für das Verständnis von Materie bei hohen Drücken spielen kann, wird in diesem Aufsatz untersucht. Wir werfen einen genauen Blick auf die hierarchische Abfolge struktureller Veränderungen, die im Zuge einer Dichtezunahme auftreten. Dazu gehören: a) Verdrängen des Van-der-Waals-Raumes (bei Molekülkristallen); b) Erhöhung der Koordination; c) Verkürzung kovalenter Bindungen und Größenverkleinerung von Anionen; d) ein extremes Druckregime, in dem sich Elektronen von Atomen entfernen und neue Formen von Elektronenkorrelationen auftreten. Beispiele verblüffenden chemischen und physikalischen Verhaltens, das unter solchen extremen Bedingungen auftritt, wechseln sich in diesem Aufsatz ab mit qualitativen chemischen Überlegungen zu den beteiligten Bindungverhältnissen.

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