Die elektronische Wechselwirkung als Vorstufe chemischer Reaktionen zwischen Metallen und chemisorbierten Gasen

Abstract

AbstractDie gleichzeitige Untersuchung der Veränderung des elektrischen Widerstandes und der photoelektrischen Empfindlichkeit dünner im Ultra‐Hochvakuum aufgedampfter Metallfilme durch Chemisorption von Gasen läßt auf die Art der Bindung schließen. Danach ähnelt die Bindung zwischen chemisorbierter Molekel und Adsorbens derjenigen einer chemischen Oberflächenverbindung. Während in qualitativer Hinsicht nur geringe Unterschiede bestehen, kann die Stärke der Bindung sehr verschieden sein.Bei der Chemisorption wird Kohlenmonoxyd an Nickel vorwiegend mit der negativen Belegung nach außen gebunden, während gleichzeitig Metallelektronen in Richtung der Molekel stark beansprucht werden. An Kupfer hingegen erfolgt bei tiefen Temperaturen eine Vergrößerung der Elektronenkonzentration zwischen den beiden Partnern, verbunden mit einer starken Verschiebung von Metallelektronen zur Molekel hin und von Molekelelektronen in Richtung des Metalls; an Wismut sind zwei Bindungstypen nebeneinander anzunehmen.Stickstoff wird an Nickel nur bei tiefen Temperaturen chemisorbiert, und zwar in ähnlicher Weise wie CO an Kupfer; die Beanspruchung der Metallelektronen ist jedoch schwacher. An Wolfram erfolgt bei 293°K eine schwache Dissoziation des Stickstoffs, die zu einer Bindung mit der negativen Belegung nach außen führt.Sauerstoff dissoziiert an Nickel und Wolfram auch bei 90°K in Atome, die unter starker Beanspruchung von Metallelektronen mit der negativen Belegung nach außen gebunden sind. Auch an Wismut wirken die Sauerstoff‐Atome als Elektronenakzeptoren; gleichzeitig ist auch die Adsorption von molekularem Sauerstoff zu beobachten, der das Elektronen‐Austrittspotential der Wismut‐Oberfläche herabsetzt.Die Adsorption von Wasserstoff an Wismut ist sehr gering und wahrscheinlich molekular. An den d‐Metallen Nickel und Platin liegen nebeneinander molekularer und atomarer Wasserstoff vor. Der letztere kann als H− chemisorbiert werden oder in Proton und Elektron dissoziieren. Hierbei vermag er in die Film‐Oberfläche einzudringen, bei Platin stärker als bei Nickel.