Reactions at SolidSurfaces

Stoffumwandlungen anGrenzfl�chen sind ein interes-

santes und immer mit einer gewissengeheimnisvollen Aura umgebenes

Thema. Das Ankleben eines Hakens aneine Schrankwand, die Beobachtung der

Br�unung einer Wurst auf dem Grill und die mitSorgen verfolgte Korrosion einer Autokarosseriesind allgegenw�rtige und leicht beobachtbare Bei-spiele aus dem Alltagsleben. Demgegen�ber ent-ziehen sich die komplexen Vorg�nge an der Ober-fl�che eines Festk�rperkatalysators, der chemischeReaktionen beschleunigt ohne sich selbst zu ver-�ndern, meist der direkten Beobachtung. Diese imVerborgenen ablaufenden und manchmal „zau-berhaft“ erscheinenden Prozesse bilden eine derwesentlichen Grundlagen f�r moderne Industrie-gesellschaften, ihre Beherrschung ist der Schl�sself�r die Wertsch�pfung in der chemischen Industrie.Ein sehr wichtiges Beispiel ist der Haber-Bosch-Prozess, bei dem eine aus Stickstoff- und Wasser-stoffmolek�len bestehende Gasmischung durchReaktionen an der Innenseite eines Eisenrohrs inAmmoniak umgewandelt wird. Dichtbesiedelte,hochindustrialisierte L�nder w�ren ohne den mitdiesem Ammoniak hergestellten stickstoffhaltigenD�nger nicht in der Lage, ihre Bev�lkerung zu er-n�hren. Dieses Produkt einer durch die Oberfl�cheeines Festk�rpers katalysierten chemischen Reak-tion ist damit heute fast so wertvoll wie das Gold,das die ersten Alchemisten zu Beginn der Neuzeitmit dem „Stein der Weisen“ aus unedlen Materia-lien erzeugen wollten – insofern birgt die Katalysein sich auch immer eine Erinnerung an die Ur-spr�nge der Chemie.

Professor Gerhard Ertl ist sicher national undinternational der Wissenschaftler, der f�r eineEinf�hrung in das Feld der heterogenen Katalyseam besten qualifiziert ist. Das in Englisch ge-schriebene, gut 200 Seiten umfassende BuchReactions at Solid Surfaces bietet eine durchdachteund vorz�glich zusammengestellte Einf�hrung indie chemischen Aspekte der Oberfl�chenwissen-schaft. Der Autor ist einer von ganz wenigen indiesem Feld aktiven Wissenschaftler, der es sichleisten kann, eine derartige Einf�hrung nur mit denErtr�gen seines eigenen „Gartens“ zu bestreiten.Er beschr�nkt sich im Wesentlichen auf Stationenseiner eigenen wissenschaftlichen Karriere – undgestattet dadurch auch gleichzeitig ein Nachvoll-ziehen des von ihm etablierten oberfl�chenwis-senschaftlichen Ansatzes zur heterogenen Katalyse(„surface science approach to understanding hete-rogenous catalysis“), f�r den er 2007 den Nobel-preis f�r Chemie erhielt.

Das Buch ist hervorgegangen aus einer Folgevon acht Vortr�gen, die Ertl Anfang 2007 w�hrendeines Gastaufenthaltes an der Cornell-Universit�tgehalten hat. Das f�r Leser ohne spezielle Vor-kenntnisse geschriebene Einf�hrungskapitel er-leichtert mit der Vorstellung einfacher, abergrundlegender Prinzipien die ersten Schritte in dieWelt der Oberfl�chenreaktionen. Das dort pr�-sentierte Material vermittelt ein grundlegendesVerst�ndnis der Oberfl�chenwissenschaften undspeziell von chemischen Vorg�ngen an Oberfl�-chen und bildet damit die Basis f�r die dann fol-genden sieben Kapitel. Die straffe, sich auf dasWesentliche beschr�nkende Diskussion von Ober-fl�chenstrukturen, Dynamik der Gas-Oberfl�chen-Wechselwirkung und Oberfl�chenchemie in denfolgenden drei Kapiteln erfordert vom Leser al-lerdings dann eine etwas intensivere Besch�ftigungmit der Materie. Die doch schon recht fortge-schrittene Er�rterung oberfl�chenphysikalischerund -chemischer Aspekte erfolgt hier durch eineReihe von Fallstudien aus der Arbeitsgruppe desAutors, die jeweils aus verschiedenen Schaffens-perioden datieren. Falls m�glich werden imRahmen dieser Fallstudien auch immer kinetischeAspekte der chemischen Umwandlungen er�rtert,hier zeigen sich grundlegende Unterschiede zu denKinetiken in der Gasphase oder in L�sung ablau-fender chemischer Prozesse. F�r Nichtfachleutewird ein Erarbeiten des in diesen Kapiteln pr�-sentierten Materials das Hinzuziehen der im Textangegebenen Originalarbeiten und �bersichtsarti-kel und in einigen F�llen die Kommentierung durchSpezialisten erfordern.

Es folgt eine etwas grundlegendere Einf�hrungin die Grundprinzipien der heterogenen Katalyse(Kapitel 5), an die sich dann wieder eine etwasstraffere Diskussion mechanistischer Aspekte an-schließt. Kapitel 7 und 8 widmen sich abschließendnichtlinear verlaufenden chemischen Umwandlun-gen an Oberfl�chen. Zu diesem interessanten undkomplexen Gebiet der Oberfl�chenchemie geh�-ren insbesondere die sogenannten oszillierendenReaktionen, ein Forschungsgebiet, das in beson-derem Maße das Interesse des Autors gefundenhat.

Bei den zahlreichen f�r die in den verschiede-nen Kapiteln des Buches enthaltenen Fallbeispieleausgew�hlten Arbeiten wird zum einen der Einsatzherk�mmlicher und im Bereich der Oberfl�chen-wissenschaften gut etablierter experimentellerTechniken beschrieben. Dieser Zugang hat es inden vergangenen Jahrzehnten erm�glicht, eine„Datenbank“ zu erstellen, die heute eine ent-scheidende Grundlage f�r die derzeitige Bl�te derOberfl�chenwissenschaften bildet. Zum anderenwerden aber auch einige sehr moderne, mit erst vorwenigen Jahren entwickelten experimentellenTechniken erzielte Ergebnisse diskutiert; die wis-

Dateiname: BUCHD Pagina: 5347Seite: 1 te von 2 Umfang (Seiten): 2Status Neusatz Datum: 29 KW., 13. Juli 2010 (Dienstag)Sprache Zeit: 11:45:58 Uhr

Reactions at Solid SurfacesVon Gerhard Ertl. John Wiley& Sons, Hoboken 2009.208 S., geb. 57.90 E.—ISBN978-0470261019

AngewandteChemieB�cher

5347Angew. Chem. 2010, 122, 5347 – 5348 � 2010 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

senschaftliche Spannweite des Buches reicht somitbis hin zum aktuellen Stand der Technik (z. B. derEinsatz nichtlinear-optischer Methoden f�r dasVerfolgen chemischer Reaktionen in situ). Diezahlreichen Bilder, die im fortlaufenden Text plat-ziert sind und diesen gut erg�nzen, stammen �ber-wiegend aus Originalarbeiten. Hilfreich ist, dass inder Mitte des Buches nochmals farbige Versioneneiniger Bilder zusammengestellt wurden.

Die vorliegende Monographie ist sicher keinLehrbuch, das eine Grundlage f�r ein mehr in dieTiefe gehendes Selbststudium der Oberfl�chen-wissenschaften schafft. F�r Leser ohne Vorkennt-nisse im Bereich der Grenzfl�chenchemie oderStudenten, die eine gute Einf�hrung in dieses in-teressante Thema suchen, sind insbesondere Kapi-tel 1 und Kapitel 5 geeignet; die dort enthaltene,�bersichtliche Darstellung der grundlegendenPrinzipien der heterogenen Katalyse wird denAppetit auf eine intensivere Besch�ftigung mitdiesem Thema wecken. Daf�r werden dann aller-dings die weiteren Kapitel allein nicht ausreichen,hier wird die Anleitung durch einen Lehrer miteinem entsprechenden Hintergrund erforderlichsein, der Hinweise auf erg�nzende Literatur liefernkann. Die theoretische Beschreibung und Analyseoberfl�chenphysikalischer und -chemischer Vor-g�nge hat entscheidende Beitr�ge zu unseremheutigen Verst�ndnis von Grenzfl�chenph�nome-nen geliefert – sie kommt in der hier besprochenen

Monographie vielleicht etwas zu kurz. Allerdingsfinden sich an den entsprechenden Stellen immerdie Verweise auf weiterf�hrende Literatur, sodasssich interessierte Leser auch diesen f�r ein voll-st�ndiges Verst�ndnis wichtigen Bereich derTheorie erschließen k�nnen.

Das Buch enth�lt eine sehr gute und empfeh-lenswerte Zusammenstellung einiger der wichtigs-ten Meilensteine auf dem Weg der Entwicklung derOberfl�chenwissenschaften – von der Suche nachdem Stein der Weisen zu einem modernen, f�r vieleandere Wissenschaftsfelder, und insbesondere f�rdie Materialwissenschaften, essenziellen Gebiet.Ein Beschreiten des vom Autor aufgezeichnetenWegs macht auch denjenigen Lesern, die mit demGebiet noch nicht so gut vertraut sind, klar, dass essich bei den Oberfl�chenwissenschaften und ins-besondere bei oberfl�cheninduzierten chemischenReaktionen nicht um ein abgeschlossenes Kapitelhandelt, sondern um ein Forschungsgebiet, in demes noch eine ganze Reihe von Fragen zu kl�ren gilt,das sich immer noch st�rmisch weiterentwickelt –und sicher noch eine Reihe von �berraschungenbereith�lt.

Christof W�llKarlsruher Institut f�r Technologie, KITInstitut f�r Funktionelle Grenzfl�chen, IFG

DOI: 10.1002/ange.201003288

Dateiname: BUCHD Pagina: 5348Seite: 2 te von 2 Umfang (Seiten): 2Status Neusatz Datum: 29 KW., 13. Juli 2010 (Dienstag)Sprache Zeit: 11:46:01 Uhr

B�cher

5348 www.angewandte.de � 2010 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Angew. Chem. 2010, 122, 5347 – 5348