So vielfältig und variabel die chemischen Bindungen auch sind, zumindest die Zahl ihrer Partner schien bisher vorgegeben: Für eine „Paarung“ braucht man zwei Beteiligte. Dieses können Atome desselben Elements sein, Atome innerhalb eines Moleküls oder auch Atome zweier verschiedener Moleküle. Selbst komplexe Reaktionen mit vielen Ausgangs- und Zwischenprodukten bestehen im Endeffekt aus einer Abfolge vieler Einzelreaktionen mit jeweils zwei Partnern – so die gängige Lehrmeinung.
Eine Menage à Trois
Doch inzwischen haben Chemiker auch in diesem Punkt einige Ausnahmen entdeckt. Eine davon ist eine chemische Reaktion mit gleich drei aktiven Partnern. Dabei bilden zunächst zwei Partner, beispielsweise Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O2) einen kurzlebigen molekularen Komplex und reagieren dann mit einem dritten Partner, zum Beispiel einem weiteren Wasserstoffatom.
Das Spannende daran: Diese sogenannten termolekularen Reaktionen treten wahrscheinlich in so alltäglichen Prozessen wie der Verbrennung von Gasen in Motoren und Raketentriebwerken oder in Blitzen auf. „Unsere Entdeckung eröffnet uns daher eine ganz neue Welt der Möglichkeiten“, sagt Michael Burke von der Columbia University. „Das Wissen um diese neue Reaktionsklasse könnte zu neuen Motorentypen führen, aber auch zu einem neuen Verständnis der Prozesse, die für die Wolkenbildung, die Entwicklung von Luftschadstoffen oder den Klimawandel verantwortlich sind.“
Bindung ganz ohne Partner
Noch merkwürdiger aber ist ein Phänomen, das Chemiker erst vor kurzem theoretisch postuliert haben: die chemische Bindung eines Atoms mit dem Nichts – mit einer leeren Stelle im Raum. Bei dieser Geisterbindung verändern sich die Elektronenorbitale des Atoms genauso wie bei einer Bindung zu einem Partner. Doch statt eines Partneratoms löst eine präzise austarierte Abfolge von magnetischen und elektrischen Pulsen diese Veränderungen aus.
