Die Wasserstoffbrücke im Festkörper

Abstract

Die Wasserstoffbrücke ist die wichtigste der gerichteten intermolekularen Wechselwirkungen. Sie spielt für die molekulare Konformation, Aggregation und Funktion einer großen Anzahl chemischer Systeme, die vom anorganischen bis zum biologischen Sektor reichen, wichtige Rollen. Die Forschung über Wasserstoffbrücken stagnierte in den 1980er Jahren, wurde um 1990 aber wieder belebt und ist seither in schneller Bewegung. Die Wasserstoffbrücke wird heute als ein sehr breites Phänomen mit offenen Grenzen zu anderen Effekten begriffen. In den kondensierten Phasen gibt es dutzende Arten von häufig vorkommenden X−H⋅⋅⋅A-Wasserstoffbrücken und zusätzlich sehr viele weniger häufige Typen. Die Dissoziationsenergien überstreichen mehr als zwei Größenordnungen (etwa 0.2 bis 40 kcal mol−1). Innerhalb dieses Bereiches ist die Natur der Wechselwirkung nicht konstant, sondern ihre elektrostatischen, kovalenten und dispersiven Anteile variieren in ihren relativen Beiträgen. Die Wasserstoffbrücke hat breite Übergangsbereiche zur kovalenten Bindung, zur Van-der-Waals-Wechselwirkung, zur ionischen Wechselwirkung und zur Kation-π-Wechselwirkung. Wasserstoffbrücken können als beginnende Protonentransferreaktion aufgefasst werden, und für starke Wasserstoffbrücken kann diese Reaktion bereits in einem fortgeschrittenen Stadium sein. In diesem Aufsatz wird versucht, einen zusammenhängenden Überblick über alle diese Aspekte zu geben.