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Lexikon der Chemie: Topochemie

Topochemie, ein Spezialgebiet der Chemie, das sich mit chem. Reaktionen beschäftigt, die an Oberflächen oder im Innern fester Stoffe, also örtlich gebunden, stattfinden. Bei derartigen topochem. Reaktionen hängen sowohl der Reaktionsablauf als auch die Eigenschaften der Reaktionsprodukte mehr oder weniger ausgeprägt von der Oberflächenstruktur bzw. der inneren Struktur des festen Reaktanden ab.

Man unterscheidet drei Arten von topochem. Reaktionen:

1) Reaktionen, bei denen sich die Art des festen Ausgangsstoffes auf die Oberflächenstruktur und den Dispersitätsgrad der Reaktionsprodukte sowie auf die Gitterstörungen und andere Fehlordnungserscheinungen (Kristallbaufehler) der entstandenen kristallinen Produkte auswirkt. Dazu zählt z. B. die Erscheinung, daß bei der thermischen Zersetzung verschiedener Calciumverbindungen bei der gleichen Temperatur von 1200 K pulvriges Calciumoxid CaO stark unterschiedlicher Beschaffenheit entsteht, wobei die verschiedenen Endprodukte strukturell identisch sind.

2) Reaktionen, bei denen die Kristallstruktur des Reaktionsproduktes durch den festen Ausgangsstoff beeinflußt wird. So entsteht beim Auslaugen einiger fester basischer Zinksalze mit Schichtgitterstruktur ein anderes Zinkhydroxid [α-Zn(OH)2] als bei der Hydrolyse von Zinksalzlösungen, bei der sich amorphe Niederschläge bilden, die meist in ε-Zn(OH)2 übergehen.

3) Reaktionen, bei denen der feste Ausgangsstoff die chem. Zusammensetzung des Reaktionsproduktes bestimmt. Sie führen vielfach zu Verbindungen, die entweder auf anderem Wege gar nicht oder zumindest nicht durch analoge Umsetzungen in flüssiger Phase oder in der Gasphase erhältlich sind. Derartige topochem. Reaktionen besitzen erhebliches präparatives Interesse, sie bilden z. B. die Grundlage für die Herstellung der Graphitverbindungen, wie Graphitoxid oder -fluorid. In diesem Fall stellt das Schichtengitter der Graphitstruktur die Reaktionsmatrix dar, deren spezielle Atomanordnung unerläßliche Voraussetzung für das Entstehen der Reaktionsprodukte ist.

Zum Gebiet der T. gehören auch Probleme der Korrosion, der Passivierung und des damit zusammenhängenden Oberflächenschutzes der Metalle sowie der heterogenen Katalyse, z. B. der Einfluß der Herstellungsbedingungen auf die Aktivität eines Katalysators. Die an Permutiten und Zeolithen stattfindenden Austauschvorgänge stellen gleichfalls topochem. Reaktionen dar.

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