Panta rhei

Wie wir chemische Reaktionen verstehen und beschreiben

  • Julia Rehbein Universität Regensburg
Schlagworte: Chemie, Modelle, Wandel, Spektroskopie, Simulation, Molekül, Dynamik, Struktur, Energie, Reaktivität, Selektivität

Abstract

Veränderung ist die einzige Konstante im Universum und so auch in der Chemie. Denn Chemie ist die Wissenschaft der stofflichen Umwandlung, einerseits in der Natur, andererseits in der gezielten Synthese von Verbindungen, wie sie in Materialien, Werk- und Wirkstoffen gebraucht werden. Das zielgerichtete Design dieser verschiedenartigen Strukturen beruht dabei auf empirisch hergeleiteten Modellen, die nicht nur eine retrospektive Erklärung der beobachteten Phänomene liefern, sondern insbesondere Vorhersagen über die zu erwartenden Produkte ermöglichen sollen. Die Modelle, die sich in der Chemie etabliert haben, sind außerordentlich mächtige Werkzeuge. Und dennoch: Sie sind nicht omnipotent, denn sie beschreiben in den seltensten Fällen die Reaktivitäts-Selektivitätsfragen einer Experimentalreihe in Gänze. Es scheint immer das berüchtigte „eine Experiment zu viel“ zu geben, das den bis dahin beobachteten Trend zu stören scheint. Mit dem Einzug immer empfindlicherer Messmethoden und verbesserter Algorithmen in die Computerchemie treten die Grenzen der etablierten, empirischen Modelle nicht nur immer deutlicher zu Tage, sondern es eröffnet sich auch die Chance, die physikalischen Grundlagen der abweichenden Ergebnisse zu verstehen. Wir sind daran interessiert, mit Hilfe der Methoden der modernen physikalisch-organischen Chemie genau diese Grenzen zu identifizieren, zu charakterisieren und in Form verbesserter Modelle zu verschieben. Dabei ist ein Aspekt von besonderer Bedeutung: die Dynamik der Moleküle. Was genau darunter zu verstehen ist, und wie man vorgeht, um ein Reaktionsgeschehen „einzufangen“, skizziert dieser Beitrag.

Veröffentlicht
2018-11-13