Übergangsmetallverbindungen

Übergangsmetallverbindungen sind chemische Verbindungen, in denen ein Übergangsmetallzentrum durch Liganden koordiniert wird. Sie gehören zur Koordinations- oder Komplexchemie und zeichnen sich durch mehrwertige Metallzentren mit variabler Oxidationsstufe aus. Typische Oxidationsstufen reichen von +II bis +VII, und Koordinationszahlen liegen häufig bei 4 bis 6, können aber auch höher oder niedriger sein. Eigenschaften wie Farbe, Magnetismus und Reaktivität hängen stark von der Elektronenkonfiguration des Metallzentrums und dem Ligandenfeld ab.

Die Bindung entsteht durch Elektronenpaare der Liganden, die dem Metallzentrum Koordinationsbindungen geben. Typische Geometrien sind oktaedrisch (ML6), quadratisch planar und tetraedrisch. Die d-Elektronenkonfiguration sowie die Stärke des Ligandenfelds bestimmen Hoch- oder Tieftzustände, was sich in der Farbe, Absorption von Licht und Magnetismus ausdrückt.

Gängige Liganden sind Wasser, Ammoniak, Halogenide, Cyanid, Kohlenmonoxid, Phosphine und Chelatliganden wie Ethylendiamin. Beispiele: [Fe(CN)6]4- und [Fe(CN)6]3-, [Co(NH3)6]3+, Cisplatin, [PtCl2(NH3)2], und [Ru(bpy)3]2+ (bpy = 2,2'-Bipyridin).

Anwendungen liegen in der Industrie als Katalysatoren für Hydrierung, Hydroformylierung, Olefinmetathese und Oxidationsreaktionen. In der Biologie kommt es in Enzymzentren vor; in der Medizin werden Metallkomplexe als Therapeutika oder Diagnostika erforscht (z. B. Cisplatin). In der Materialwissenschaft dienen luminescente, sensorische oder lichtemittierende Komplexe in Displays, Solarzellen und Sensoren.

Historisch prägte Alfred Werner die Koordinationschemie. Heute umfasst das Gebiet klassische Koordinationsverbindungen und Organometallverbindungen mit Metall-Kohlenstoff-Bindungen und bleibt zentral für Forschung, Industrie und Medizin.