Finnische Forscher könnten entdeckt haben, warum die Erdatmosphäre viel weniger Xenon enthält als sie eigentlich sollte: Das Edelgas, das wie seine Verwandten Helium und Neon als extrem reaktionsträge gilt, kann unter bestimmten Bedingungen mit Wasser reagieren und bildet dabei eine Verbindung, in der sich zwei Xenonatome zwischen die Wasserstoff- und Sauerstoffteilchen eines Wassermoleküls schieben. Zwar ist das Xenon-Wasser-Molekül im Labor lediglich bei sehr niedrigen Temperaturen stabil. Die Forscher halten es jedoch nicht für ausgeschlossen, dass es abhängig vom Druck auch bei Temperaturen um den Gefrierpunkt existieren könnte. Möglicherweise waren es also Reaktionen wie diese, durch die die junge Erdatmosphäre einen Großteil ihres Xenons verloren hat, glauben Leonid Khriachtchev von der Universität Helsinki und sein Team.
Bis in die 1960er Jahre galten Edelgase als inert, das heißt, es wurde angenommen, sie würden keine chemischen Reaktionen eingehen und es gebe folglich auch keine Edelgasverbindungen. 1962 gelang dem britischen Chemiker Neil Bartlett jedoch erstmals, Xenon mit Hilfe des sehr aggressiven Platinhexafluorids in eine Verbindung mit Platin und Fluor zu zwingen. Seitdem sind etwa 80 verschiedene Xenonverbindungen hergestellt worden, von denen die meisten allerdings lediglich bei Temperaturen in der Nähe des absoluten Nullpunkts von etwa minus 273 Grad Celsius existieren können. Für die neue Xenon-Wasser-Verbindung H-Xe-O-Xe-H muss es zwar nicht ganz so kalt sein, doch auch sie blieb nur bis minus 203 Grad stabil.
Hergestellt hatten die Forscher sie, indem sie Wasser und festes Xenon mit UV-Licht bestrahlten. Dabei bildete sich ein höchstreaktives Radikal mit der Formel HXeO, das ein weiteres Xenonatom angriff und sich dann mit einem weiteren Wasserstoffatom verband, erläutert Khriachtchev, der auf eine ähnliche Weise bereits Xenon in ein Acetylenmolekül eingefügt hatte. Das neue Molekül ist die bisher kleinste bekannte neutrale Xenon-Verbindung, die jemals erzeugt wurde, berichten die Wissenschaftler.
Sie vermuten, dass sie damit der Lösung des Rätsels des geringen Xenongehaltes der Atmosphäre ein Stück näher gekommen sind. Nach theoretischen Berechnungen müsste die Gashülle der Erde nämlich etwa 2.000-mal soviel Xenon enthalten wie tatsächlich gemessen wird. Eine Erklärung dafür gibt es bisher nicht. Wissenschaftler vermuten allerdings, dass es irgendwo im Inneren der Erde oder im Erdmantel ein bisher unentdecktes Xenon-Reservoir gibt. Die Möglichkeit einer Reaktion des Edelgases mit dem auf der Erde reichlich vorhandenen Wasser würde die These eines solchen Reservoirs stärken, glaubt Studienleiter Khriachtchev. Er hält es beispielsweise für möglich, dass sich die Wasser-Xenon-Verbindung auch unter hohem Druck ? und deutlich höheren Temperaturen als bisher ? bilden könnte.
Das glaubt auch seine Kollegin Chrystèle Sanloup von der Universität in Edinburgh, die unter hohem Druck bereits eine Reaktion zwischen Quarz und Xenon erzwingen konnte. Für sie hätte ein Nachweis der Xenon-Wasser-Reaktion weitreichende Konsequenzen, da Xenon häufig für die Analyse von Planetenbildungen herangezogen wird. “Wenn Xenon gar nicht so inert ist und in der Erde eingeschlossen ist, ist diese Methode falsch”, erklärt sie.
Nature, Onlinedienst, DOI: 10.1038/news.2008.856 Originalarbeit der Forscher: Leonid Khriachtchev (Universität Helsinki) et al.: Journal of the American Chemical Society, Bd. 130, S. 6114 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
