Metall-Metall-Bindung

Grundbegriff und Bindungsarten

Eine Metall-Metall-Bindung im engeren Sinne ist eine gerichtete chemische Bindung zwischen einzelnen Metallatomen. Sie unterscheidet sich von der metallischen Bindung, die ungerichtet zwischen vielen Metallatomen wirkt.

Die Metall-Metall-Bindung entsteht durch ein oder mehrere gemeinsame Elektronenpaare und ist damit eine Elektronenpaarbindung. Je nach Zahl der bindenden Elektronenpaare wird zwischen Einfach-, Doppel-, Dreifach-, Vierfach- und Fünffachbindungen unterschieden. Verbindungen mit Metall-Metall-Bindungen, besonders mit mehr als zwei miteinander verbundenen Metallatomen, heißen auch Metallcluster.

Beispiele für Metall-Metall-Bindungen

Beispiele nach der Anzahl der bindenden Elektronenpaare:

• Einfachbindungen: [Mn₂(CO)₁₀], [Re₂(CO)₁₀] und [Mo₂Cl₉]³⁻. Auch im Dieisennonacarbonyl [Fe₂(CO)₉] wird eine Metall-Metall-Einfachbindung angenommen; es gibt jedoch Argumente gegen diese Zuordnung.
• Doppelbindung: [Re₃Cl₉] im Rhenium(III)-chlorid.
• Dreifachbindung: [W₂Cl₉]³⁻.
• Vierfachbindungen: [Re₂Cl₈]²⁻ sowie die Octamethyldimetallat-Anionen [Cr₂Me₈]⁴⁻, [Mo₂Me₈]⁴⁻ und [W₂Me₈]⁴⁻.
• Fünffachbindung: beispielsweise zwischen Chrom- oder Uranatomen.

Eine Sechsfachbindung wird für die Bindung in den zweiatomigen Molekülen Dimolybdän (Mo₂) und Diwolfram (W₂) diskutiert.

Quecksilber(I) und verwandte Strukturen

Alle Quecksilber(I)-Verbindungen enthalten zwei aneinander gebundene Quecksilberatome und damit eine Hg–Hg-Bindung. Dazu gehören die Halogenide Quecksilber(I)-fluorid Hg₂F₂, Quecksilber(I)-chlorid Hg₂Cl₂, Quecksilber(I)-bromid Hg₂Br₂ und Quecksilber(I)-iodid Hg₂I₂ sowie Quecksilber(I)-oxid Hg₂O und Quecksilber(I)-nitrat Hg₂(NO₃)₂. Zusammen mit den gebundenen Liganden L, zum Beispiel F, Cl, Br oder I, bilden die Atome eine lineare Struktur L–Hg–Hg–L.

Daneben sind Quecksilberpolykationen bekannt. Sie bestehen aus Ketten miteinander verbundener Hg-Atome und tragen insgesamt zwei positive Ladungen, beispielsweise Hg₃²⁺.

Bei Zink und Cadmium ist die einwertige Oxidationsstufe weniger stabil und daher seltener. Ein erhitztes Gemisch aus Zink und ZnCl₂ ist stärker flüchtig; dies wird durch das Vorhandensein von Zn₂Cl₂ erklärt. Einwertiges Cadmium kommt im Chloroaluminat Cd₂[AlCl₄]₂ vor.

Metall-Metall-Moleküle in Metalldämpfen

Auch in Metalldämpfen treten zweiatomige Metallmoleküle auf. Lithiumdampf enthält etwa 1 % Li₂-Moleküle, während Natriumdampf etwa 16 % Na₂-Moleküle enthält.