Elektronendonierung

Elektronendonierung bezeichnet die Übertragung von Elektronen von einem Donator auf eine Empfängereinheit, wodurch deren Elektronendichte erhöht wird. In der Chemie und Materialwissenschaft wird der Begriff verwendet, um Prozesse zu beschreiben, bei denen Elektronen auf ein System übertragen werden, oft begleitet von einer Redoxreaktion oder einer Veränderung der elektronischen Struktur.

In der organischen Chemie beschreibt Elektronendonierung die Erhöhung der Elektronendichte an einem Molekül durch Elektronendonatoren. Solche Gruppen oder Substituenten wirken durch Resonanz- oder Induktionseffekte, erhöhen die Reaktivität und können Reaktionspfade beeinflussen. Typische Donoren sind Gruppen wie -NMe2 oder -OMe.

In der Festkörper- und Halbleiterchemie bezieht sich Elektronendonierung auf das Einbringen von Elektronendonoren in ein Material, etwa durch Dotierung oder Interkalation. Beispielsweise liefern Phosphor- oder Arsenatome in Silizium zusätzliche Elektronen (n-Typ-Doping). In Graphit oder Graphen können Alkaliionen wie Lithium Elektronen in das Graphit-Lattice übertragen, was Leitfähigkeit und elektrochemische Eigenschaften verändert.

Die Elektronendonierung verschiebt das Fermi-Niveau, beeinflusst die Bandstruktur und erhöht in der Regel die Leitfähigkeit. Messungen wie der Hall-Effekt, Spektroskopie und Änderungen der Arbeitsfunktion geben Aufschluss über die Veränderungen der Elektronendichte.

Typische Anwendungen finden sich in der Halbleitertechnik (n-Typ-Doping), in Energiespeichern (Lithium-Interkalation), in leitfähigen Polymeren sowie in Katalyseprozessen, wo erhöhte Elektronendichte Reaktivität und Selektivität steuern kann.