HSAB-Konzept

Das HSAB-Konzept (auch Pearson-Konzept) ist das Akronym für Hard-Soft-Acid-Base, also Harte-Weiche-Säure-Base-Konzept und zählt zu den Säure-Base-Konzepten. Das HSAB-Konzept wird in vielen Bereichen der Chemie genutzt, um die Stabilität von komplexen Verbindungen aber auch Reaktionsmechanismen zu erklären. Es basiert auf dem Lewis-Säure-Basen-Konzept, also um die Reaktivität von Elektronenpaar-Donatoren (Lewis-Basen) und Elektronenpaar-Akzeptoren (Lewis-Säuren).

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Hintergrund

Innerhalb dieses Konzepts wird zwischen harten und weichen Basen sowie zwischen harten und weichen Säuren unterschieden. „Hart“ beschreibt dabei Teilchen (Atome, Ionen und Moleküle) die eine hohe positive Ladungsdichte aufweisen, also eine hohe positive Ladung und einen kleinen Radius (großes „Ladungs/Radien-Verhältnis“). „Weich“ bezeichnet dagegen Teilchen mit geringer positiver Ladungsdichte, also solche mit geringer positiver Ladung (oder höherer negativer Ladung) und großem Radius (kleines „Ladungs/Radien-Verhältnis“). Darüber hinaus sind harte Teilchen schwach polarisierbar (aber stark polarisierend) und weiche Teilchen leicht polarisierbar (aber schwach polarisierend).
Die Bindung zwischen Lewis-Säure und Lewis-Base in Addukten, die von weichen Spezies gebildet wird, hat einen eher kovalenten Charakter, die Bindung zweier harter Spezies ist eher elektrostatisch (ionisch) zu beschreiben.

Das Konzept dient meist mehr der qualitativen als der quantitativen Beschreibung von chemischen Reaktionen. Obwohl auch einige erfolgreiche quantitative Modelle etabliert wurden, die es erlauben, Dissoziationsenergien von Lewis-Säure-Base-Addukten zu bestimmen.
Einfach ausgedrückt: harte Teilchen bilden eher mit harten Teilchen stabile Verbindungen, weiche Teilchen eher mit weichen Teilchen. Wenn harte Teilchen mit weichen Teilchen reagieren, so ist weder eine starke kovalente, noch eine starke elektrostatische Bindung zu erwarten (Allerdings kann die Summe von beiden in Einzelfällen immer noch zu hohen Bindungsenergien führen). Praktische Anwendung findet das HSAB-Konzept beispielsweise in der qualitativen Analyse (Trennungsgang). Obwohl der Trennungsgang weit älter ist als das HSAB-Konzept, kann seine Funktionsweise großenteils mit dem HSAB-Konzept verstanden werden. Außerdem ist er sehr hilfreich beim Verständnis der Strukturen und Reaktionsweisen von Komplexen.

Historie

Ralph Pearson veröffentlichte sein HSAB-Konzept in den 1960er Jahren als Ansatz die organische und die anorganische Reaktionschemie zu vereinen. Seither zeigen sich immer wieder neue Anwendungsbereiche, was das HSAB-Konzept vor allem in der Anorganischen Chemie zu einem bedeutenden Erklärungskonzept macht.

Beispiele

• harte Säuren:

H⁺; Na⁺; K⁺; Tl³⁺; Cr³⁺; Cr⁶⁺; BF₃; Mn²⁺; Al³⁺; Co³⁺; Ga³⁺; Fe³⁺; Mg²⁺; Ca²⁺;

• weiche Säuren:

Pt²⁺; Pt⁴⁺; Pd²⁺; Au⁺; Hg²⁺; Hg₂²⁺; Cd²⁺; Cd²⁺; Cu⁺; Pb²⁺; BH₃

• harte Basen:

H₂O; OH^-; F^-; Cl^-; NH₃; RNH₂; CH₃COO^-; CO₃^2-; N₂H₄; PO₄^3-

• weiche Basen:

SCN^-; R₂S; RSH; CN^-; R₃P