Von Gold‐Clustern zu Gold‐Kolloiden

Am Beispiel von Gold-Verbindungen lässt sich besonders gut zeigen, dass es keine scharfen Grenzen zwischen Metallkomplexen und Clustern gibt, ebenso wenig wie zwischen Clustern und Nanopartikeln oder Nanopartikeln und makroskopischer Materie. Gold(I)-Cluster unterschiedlicher Größe sind typische molekulare Verbindungen, während „metalloide“ Cluster Übergänge zu Nano- beziehungsweise kolloidalen Metall-Partikeln darstellen (Abbildung 1), aber auch Strukturelemente von Gold(I)-Clustern aufweisen. Die Übergänge von Strukturen und Eigenschaften sind also fließend.

Zusammenfassung

In der Strukturchemie von Au(I)-Komplexen spielen aurophile Wechselwirkungen, also anziehende Kräfte zwischen den Goldatomen, eine wichtige Rolle. Das gilt auch für Gold(I)-Cluster, in denen deswegen oft keine verbrückenden Gruppen notwendig sind, um den Clusterkern aufzubauen. In „metalloiden“ Clustern, die mehrere Hundert Goldatome enthalten können, hat Gold eine mittlere Oxidationsstufe zwischen Null und Eins. Solche Cluster bestehen aus einem Kern von Ligand-freien und einer äußeren Schicht von Ligand-haltigen Metallatomen. Da sie definierte Strukturen haben, sind sie Modellsysteme für Gold-Kolloide, in denen die Größenverteilung der Metallpartikel mehr oder weniger breit ist. Gold-Kolloide zeichnen sich durch Farben aus, die von der Partikelgröße abhängig sind. An strukturell definierten metalloiden Clustern lässt sich untersuchen, ab welcher Größe der Übergang von nichtmetallischem zu metallischem Verhalten stattfindet. Dieser beginnt bei ungefähr 150 Goldatomen, und bei ungefähr 250 Atomen sind die Partikel metallisch. Bezüglich Strukturen und Eigenschaften sind die Übergänge von molekularen Koordinationsverbindungen über Cluster und Partikel bis hin zu metallischem Gold fließend.

Summary

Aurophilic interactions, attractive interactions between the gold atoms, play an important role in the structural chemistry of Au(I) complexes. This is also true for gold(I) clusters, where therefore bridging groups are often unnecessary to build up the cluster core. In „metalloid“ clusters, which may contain several hundreds of gold atoms, gold has an average oxidation number between zero and one. Such clusters consist of a ligand-free core and a ligand-containing shell of metal atoms. Having defined structures, they are model systems for gold colloids, where the size distribution of the metal particles is more or less broad. Gold colloids are colored, the colors depending on the particle size. Structurally defined clusters allow investigating at which size the nonmetallic-metallic transition occurs. It starts at about 150 gold atoms; at about 250 atoms the particles are metallic. The transitions from molecular coordination compounds via clusters and particles to metallic gold are smooth with regard to structures and properties.

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