Wasserstoff ist das einfachste Element im Periodensystem – ein Atom besteht aus nur einem Proton und einem Elektron. In der Chemie ist dieses kleinste Atom jedoch alles andere als einfach: Einzelne Wasserstoffatome ($\mathrm{H^\bullet}$) gehören zu den reaktivsten Spezies überhaupt. Erstmals erzeugt wurden sie vor über einem Jahrhundert durch den späteren Nobelpreisträger Irving Langmuir. Ihre extreme Reaktivität – Folge des einzelnen, ungepaarten Elektrons – macht freie Wasserstoffatome nahezu unmöglich zu handhaben: Sie lassen sich weder isolieren noch speichern und reagieren unmittelbar mit praktisch jedem verfügbaren Reaktionspartner.
Genau hier setzt ein neuer lichtgetriebener Ansatz an: Mithilfe von Licht werden die flüchtigen Atome direkt im Reaktionsgefäß erzeugt und sogleich für chemische Synthesen nutzbar gemacht, ohne dass sie in nennenswerter Konzentration vorliegen müssen. Ein gängiges Konzept hierfür ist die photokatalytische Erzeugung und Übertragung von Wasserstoffatomen (Hydrogen Atom Transfer, HAT), bei der lichtangeregte Katalysatoren H-Atome gezielt auf Substrate übertragen. Solche Radikalreaktionen ermöglichen schonende C–H-Funktionalisierungen und zählen zu den vielversprechendsten Werkzeugen der modernen organischen Synthese.
Die neue Methode könnte damit eine über hundert Jahre alte Herausforderung der Chemie lösen: die kontrollierte Nutzung des kleinsten und zugleich reaktivsten Atoms für den gezielten Aufbau komplexer Moleküle – von der Pharmaforschung bis zur Materialchemie.
Hintergrund: Irving Langmuir erhielt 1932 den Chemie-Nobelpreis für seine Arbeiten zur Oberflächenchemie; sein “atomarer Wasserstoffbrenner” (um 1925) nutzte die Wärme, die bei der Rekombination zweier H-Atome zu $\mathrm{H_2}$ frei wird – die Dissoziationsenergie der H–H-Bindung beträgt rund 436 kJ/mol.
Entitäten: wasserstoffatom (h•) | stoff irving langmuir | person atomarer wasserstoff | stoff hydrogen atom transfer | reaktion photokatalyse | methode radikal | konzept c–h-funktionalisierung | reaktion
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