Basic Principles in AppliedCatalysis

Herausgegebenvon ManfredBaerns. SpringerVerlag, Heidelberg2004. 557 S., geb.,139.05 E.—ISBN3-540-44135-2

Dieses gut zu lesende und n�tzlicheBuch verschafft einen ausgezeichneten�berblick �ber die verschiedenen Be-reiche der angewandten Katalyse undeignet sich daneben auch als Einf�hrungin das Thema. Die Kapitel wurden vonbekannten, haupts"chlich deutschenAutoren verfasst, und die einzelnen Bei-tr"ge sind hervorragend bis gut. Aller-dings war man bei der Auswahl desTitels etwas zu ehrgeizig, denn er er-weckt den Eindruck, dass wirklich alleAspekte der angewandten Katalyse be-handelt werden, was auch die Eigen-schaften aktiver Zentren, detaillierteReaktionsmechanismen, desaktivieren-de Prozesse, Massentransportph"nome-ne und Reaktordesign einschließenw�rde. Tats"chlich vermittelt das Bucheinen guten Eindruck von der Bedeu-tung der Katalyse in unserer modernenIndustriegesellschaft, detaillierte Infor-mationen zu wichtigen katalytischenProzessen und zur Herstellung und Ver-wendung von Festk-rperkatalysatorenin der Industrie. Von einigen wenigenPassagen abgesehen, sind die Texteleicht zu lesen, und eine F�lle von Ver-weisen auf weiterf�hrende Literaturl"dt zu intensiverem Studium ein. Der

Stoff wird relativ umfassend abgehan-delt, d.h., die wichtigsten Typen von Ka-talysatoren, bedeutende katalytischeProzesse, Katalysatorsynthesen, Cha-rakterisierungen und Desaktivierungenvon Katalysatoren werden besprochen.Trotzdem fehlen einige Themen oderk-nnten ausf�hrlicher sein, z.B. struktu-rierte Katalysatoren, Massentransferund chemische Reaktoren.

Der erste Teil des Buches ist eindeu-tig der beste. In der Einf�hrung werdendie kommerzielle Bedeutung der Kata-lyse und wichtige Anwendungen heraus-gestellt. In den folgenden vier Kapitelnwerden ausgew"hlte heterogene Kataly-sen besprochen. Der Leser erh"lt hiereinen ausgezeichneten �berblick �berwichtige industrielle katalytische Pro-zesse. Der zweite Teil ist bez�glich derQualit"t etwas uneinheitlich. Die Aus-f�hrungen zur Herstellung von Kataly-satoren sind hervorragend, bei der Be-schreibung der In-situ-Charakterisie-rung von Katalysatoren gefiel uns diesehr lange Liste der g"ngigen Charakte-risierungstechniken weniger. F�r denNichtspezialisten ist der Nutzen einersolchen tabellarischen Darreichung un-seres Erachtens gering. Eine straffereAuswahl der Techniken verbunden miteiner detaillierteren Darstellung spezifi-scher Untersuchungen w"re geeignetergewesen.

Der Abschnitt �ber Verfahrenstech-nik enth"lt ein interessantes Kapitel�ber die Vergiftung von Katalysatoren.Dieses gerade f�r industrielle Prozesse�beraus wichtige Thema, das die akade-mische Forschung oft vernachl"ssigt,wird hier ausgezeichnet er-rtert. DieDesaktivierungsmechanismen, ihre Ki-netik sowie ihre Bedeutung in wichtigenProzessen werden eingehend bespro-chen. Im gleichen Abschnitt ist aller-dings auch das einzige Kapitel desBuchs zu finden, das recht schwer zuverstehen ist (der Beitrag �ber die Kine-tik heterogener Katalysen). Einerseitswerden hier die Grundlagen viel zu aus-f�hrlich dargestellt, andererseits wirdauf die unterschiedlichen kinetischenEigenschaften verschiedener Reakti-onstypen und die Prinzipien, die denUntersuchungen der Kinetik katalyti-scher Reaktionen zugrunde liegen,nicht eingegangen. Fragen zum Massen-transfer, die bei kinetischen Untersu-chungen katalytischer Reaktionen oft

auftauchen, werden ebenfalls nicht er-r-tert.

Insgesamt vermittelt das Buch inhervorragender Weise einen Eindruckvon der Bedeutung der angewandtenKatalyse. Die Beitr"ge sind im Großenund Ganzen gut geschrieben, der Stoffwird nahezu umfassend dargestellt unddie 170 Abbildungen sind fast durchwegvon guter Qualit"t. F�r Spezialisten aufdem Gebiet der angewandten Katalysesind die Ausf�hrungen wohl zu allge-mein gehalten, auch d�rfte ihnen fastalles bekannt sein – aber als schnelleHilfe bei der Recherche nach Literaturzu einem bestimmten Thema kann dasBuch allemal n�tzen. Vorrangig ist dieLekt�re Chemikern zu empfehlen, diesich allgemein f�r die Katalyse interes-sieren oder Grundlagenforschung aufdiesem Gebiet betreiben.

Xander Nijhuis, Bert WeckhuysenDepartment of Inorganic Chemistry andCatalysisUniversit*t Utrecht (Niederlande)

Computational Chemistry

Introduction to theTheory and Appli-cations of Molecu-lar and QuantumMechanics. VonErrol G. Lewars.Kluwer AcademicPublishers, Dord-recht 2003. 471 S.,Broschur,71.00 E.—ISBN1-4020-7422-0

Bez�glich ihrer Wirkung auf Neulingemag es mit der Computerchemie wiemit der Fliegerei sein: Viele Novizenwerden von ihr magisch angezogen,andere zollen ihr geb�hrlichen Respektund dritte machen lieber einen großenBogen darum. Nur wenige der jungenFliegereibegeisterten w�rden vermut-lich lange genug durchhalten, um tat-s"chlich in den Genuss des Fliegens zu

AngewandteChemieB�cher

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kommen, wenn man ihnen vorher mehr-j"hrige Studien der analytischen Mecha-nik, der Kartographie, der Elektrotech-nik und des Maschinenbaus abverlangteund sie dann zu ersten Flugversuchenmit Papierschwalben und Modellflug-zeugen n-tigte, bis man sie schließlicherstmalig am H-henruder eines Klein-flugzeuges sitzen ließe. Dass man so spe-ziell die vom Fliegen weniger beein-druckten Laien kaum zum Hobbypilo-tentum wird bewegen k-nnen, bedarfkeiner weiteren Erw"hnung.

Was aber, wenn es ein erschwingli-ches Buch moderaten Umfanges g"be,das sich an den flugunerfahrenen Laienrichtet, das die Begeisterung f�r dasFliegen zu vermitteln vermag, das diephysikalischen Grundlagen auf das er-forderliche Minimum reduziert und dasdie Pilotenaspiranten nach der Lekt�rein die Lage versetzt, ein Flugzeug g"ngi-gen Typs bei Wind und Wetter zum Zielzu bringen sowie schließlich auch sicherzu landen?

Will man den Versuch wagen, dievergleichbare Marktl�cke im Bereichder Computerchemie zu schließen, sobedarf es eines Spagats, der vermutlicheher einer Zerreißprobe gleichkommt.Nichtsdestotrotz hat sich Errol Lewarsgenau dieser Herausforderung ange-nommen. In seinem Buch m-chte erdie grundlegenden Konzepte und dieMethoden der Computerchemie vermit-teln, wobei ein Publikum mit allgemei-ner Chemieausbildung die erkl"rte Ziel-gruppe ist, angefangen vom Chemiestu-denten im Hauptstudium zum Dokto-randen bis hin zum frisch gebackenenForscher im Bereich der Computerche-mie.

Knapp 500 Seiten aufgeteilt in achtAbschnitte erwarten den Leser. JederAbschnitt beginnt mit einer kurzen Vor-stellung des vorgesehenen „Flugplans“.Sofern neue Methoden der Computer-chemie eingef�hrt werden, m�ssen sichdiese auf einer vom Autor angelegtenTeststrecke bew"hren, die unter ande-rem die Bestimmung von Gleichge-wichtsgeometrien, harmonischenSchwingungsfrequenzen, Dipolmomen-ten und chemischen Verschiebungen,Ionisierungsenergien sowie W"rmet--nungen chemischer Reaktionen um-fasst. Gen Ende eines Kapitels werdenVor- und Nachteile der jeweiligen Me-thoden einander gegen�bergestellt.

Den Abschluss bildet dann eine kompri-mierte Zusammenfassung, die, insbe-sondere nach umfangreicheren Darstel-lungen, beim Einpr"gen des Erlerntenbehilflich ist. Anhand von Fragen unter-schiedlichen Schwierigkeitsgrades kannder Leser die erworbenen Kenntnisse�berpr�fen und vertiefen. Besonders lo-benswert sind die zahlreichen Querver-weise zwischen den einzelnen Kapiteln.Die Frage „wo wurde das gleich wiedereingef�hrt“ wird sich folglich nurselten stellen. Wenn doch, so hilft hof-fentlich das Indexregister weiter, dasaber nach meinem Empfinden ruhigumfangreicher h"tte ausfallen d�rfen.

Die ersten „Flugstunden“ finden in-haltlich noch am Boden statt, denn aufdem Programm steht zun"chst die „Kar-tographie“, also z.B. die Einf�hrung indas Konzept der Potentialhyperfl"chesowie die Lokalisierung und Charakteri-sierung station"rer Punkte auf derselbi-gen. So ger�stet k-nnen nun die ver-schiedenen „Maschinen“ (sprich: Me-thoden der Computerchemie) vorge-stellt werden. Diskutiert werden zu-n"chst die Kraftfeldmethoden, danndie H�ckel-Molek�lorbital-Methodeund deren Erweiterung (EHT), umschließlich zu den Ab-initio-Methodenzu gelangen, von denen die Hartree-Fock-Methode und die Møller-Plesset-St-rungstheorie zweiter Ordnung de-taillierter besprochen werden, w"hrenddie echten „Hightec-Flieger“, die mitun-ter vor Reglern und Kontrollleuchtennur so strotzen, recht knapp angeschnit-ten werden. Den Abschluss bilden diesemiempirischen Methoden sowie dieDichtefunktionaltheorie.

Alle Konzepte werden sehr behut-sam eingef�hrt, selbst die erforderlichenGrundlagen der linearen Algebra. F�rNeueinsteiger sicher sehr ansprechendist die in kleinen Schritten entwickelteDiskussion der Funktionsweise der ver-schiedenen Methoden anhand numeri-scher Beispiele. So wird etwa an schlich-ten Hartree-Fock-Energien ein einfa-ches Kraftfeld parametrisiert unddieses dann zur Berechnung von Punk-ten einer Potentialhyperfl"che einge-setzt. Oder es wird (dem Buch vonSzabo und Ostlund folgend) das proto-nierte Heliumatom zur Veranschauli-chung der Arbeitsweise eines Hartree-Fock-Programmes herangezogen. An-wendungen der Computerchemie in

der Thermodynamik werden fernerSchritt f�r Schritt er-rtert, wobei auchdie G1-, G2- und G3-Methoden sowiedie Methoden mit vollst"ndigem Basis-satz (CBS) vorgestellt werden.

Die kurze Darstellung der histori-schen Entwicklung der Quantenmecha-nik ist sicher eine Sache des Ge-schmacks. Wenig gelungen ist die (ohne-hin knappe) Einf�hrung in die Grundla-gen der Dichtefunktionaltheorie. DieBeschr"nkung der Diskussion der Basis-s"tze auf solche vom Pople-Typ ist uner-freulich (hier ist bei triple-zeta Schluss,aber damit wird man sich nicht immerzufriedengeben wollen). Leider wirddie sehr sch-ne Idee des Testparcoursgeschm"lert durch einige Unstimmig-keiten, die das Bild verzerren (f�r ge-w-hnlich wird 133.6 pm und nicht131.8 pm als experimentelle C=C-Bin-dungsl"nge im Propen zitiert; viele derTestmolek�le waren Teil der Trainings-s"tze zur Parametrisierung der Kraft-feld- und der semiempirischen Metho-den; die als MP2-Dipolmomente ange-gebenen Werte sind vielmehr die ander MP2-Gleichgewichtsgeometrie be-rechneten HF-Dipolmomente, die„wahren“MP2-Dipolmomente schlagensich deutlich besser; was m-gen Koop-mans-Theorem-Energien, die auf demMP2-Niveau berechnet wurden, sein?).Problematisch finde ich, speziell f�rNachschlager, oftmals zun"chst rechtallgemeing�ltig klingende Aussagen.Die dann mitunter sehr viel sp"ter erfol-gende Richtigstellung durch entspre-chende Einschr"nkungen droht n"mlichleicht �berlesen zu werden. Viele Leserwerden schließlich eine eingehende Dis-kussion von �bergangsmetallverbin-dungen und offenschaligen Systemenvermissen, ebenso wie die Diskussionvon QM/MM-Hybridmethoden, wel-cher Couleur auch immer.

Wie schreibt Lewars so sch-n inseinem Vorwort? „Read the book, getsome programs [warum werden kosten-freie Programme wie NWChem,NAMD und Dalton nicht erw"hnt?]and go out and do computational che-mistry!“ Auf die Fliegerei �bertragen:Lies, kauf dir einen Jet und flieg! Nachder Lekt�re des Buches wird dieses beigeringer Windst"rke mit einem leichtbeherrschbaren Kleinflugzeug per Au-topilot wahrscheinlich sogar gutgehen –Kunstst�cke wird man ohnehin kaum er-

B�cher

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warten. Da aber viele der zahlreichenWarnsignale, die den Experten veranlas-sen, sich in keinen anderen als in den vorlauter Elektronik nur schwer zu �ber-schauenden, technisch hochger�stetenD�senjet zu setzen, kaum Erw"hnungfinden oder dazu auf andere Literaturverwiesen wird, und da desweiterender Umgang mit widrigen Winden odergar Turbulenzen nur an wenigen Bei-spielen demonstriert wurde, geht esdem Leser m-glicherweise eher wiedem Filmhelden Indiana Jones, dernach seinen Flugf"higkeiten befragt ant-wortet: „Fliegen: Ja! Landen: Nein!“Eventuell reicht ersteres aber zun"chstauch v-llig aus, um von der Faszinationder Fliegerei ergriffen zu werden. F�rdie sichere Landung wird man abermeines Erachtens zwingend erg"nzendeWerke ben-tigen.

Robert BergerInstitut f:r ChemieTechnische Universit*t Berlin

DOI: 10.1002/ange.200485057

Kristalle: Spielfeld der Elektronen

Von Halbleiternund Supraleitern.Von Rudolf Huebe-ner. Wiley-VCH,Weinheim 2003.162 S., Broschur,29.90 E.—ISBN3-527-40431-7

Schm-kern Sie gerne? Wollten Sieschon immer einmal mit klaren Wortenerkl"rt bekommen, wie man geringsteelektrische Str-me im menschlichenGehirn messen kann oder was ein Rie-senmagnetwiderstand oder etwa einSpinventil ist? Wenn dem so ist, undSie sich von elektronischen und quan-tenmechanischen Ph"nomenen faszinie-

ren lassen, dann wird Ihnen dieses Buchkurzweilige Lesestunden bereiten – undkeine Angst, hier lauern keine abschre-ckenden, komplizierten mathemati-schen Formeln.

In Kristalle: Spielfeld der Elektronenl"dt Rudolf Huebener einen weiten Le-serkreis ein, sich von Festk-rpern undihren elektronischen Eigenschaften be-geistern zu lassen. Diese Faszinationpackt auch Leser ohne detaillierte Fach-kenntnisse – der Autor l"sst Raum f�rErkl"rungen und Bilder und macht sodie entscheidenden Punkte zum Greifendeutlich. Rudolf Huebener schreibt eineeinfache und direkte Sprache und lo-ckert die Materie mit zahlreichen Kurz-biographien auf, die einem auch die per-s-nlichen Wege und Schicksale einzel-ner Pioniere der Festk-rperforschungnahebringen. Man f�hlt sich dann bis-weilen an das Buch Out of the CrystalMaze von Lillian Hoddeson, ErnestBraun, J�rgen Teichmann und SpencerWeart erinnert, doch Rudolf Huebenergeht nicht zuletzt zeitlich weiter, indemer dem Leser auch die technischen Kon-sequenzen der zahlreichen Entdeckun-gen nahebringt.

Die zw-lf Kapitel des Buches umfas-sen bedeutend mehr als der Untertitel„Von Halbleitern und Supraleitern“ahnen l"sst: die rasante Entwicklungder Instrumententechnik, Gitterstruktu-ren und Gitterschwingungen, Typen vonelektrischen Leitern, die Wechselwir-kung zwischen Elektronen und Magnet-feldern, Supraleiter und Hochtempera-tursupraleiter, kollektive magnetischeEffekte und Spinventile, Nanostruktu-ren, Quantendr"hte und Quantenpunk-te bis hin zu Fehlern und Versetzungenin Kristallen und ihren katastrophalenoder gewinnbringenden Folgen. Einkurzer Anhang, der die Nobelpreise inChemie und Physik mit engem Bezugzur Festk-rperforschung auflistet,rundet das Buch ab. Zu all diesenThemen werden bereits bestehendetechnische Anwendungen er-rtert undm-gliche Perspektiven aufgezeigt.Somit bleiben die elektronischen Quan-tenph"nomene nichts Esoterisches, son-dern nehmen f�r den Leser Gestalt an.

Dieses Buch ist ein weiterer Schrittin eine richtige Richtung. Es ist allge-meinverst"ndlich geschrieben, und je-dermann wird es lesen k-nnen. Eswendet sich an den interessiertenLaien ohne Fachkenntnisse, an Sch�ler,Lehrer, Vertreter ausWirtschaft und Po-litik. Es f�hrt ein, erkl"rt, fasziniert undbringt ein enorm wichtiges Feld derWis-senschaft nahe. Es kann als Einf�hrungdienen oder auch zum Rekapitulierenund Vertiefen einst gelernter Studienin-halte. Wer dann vielleicht doch nochmehr m-chte, dem steht die Fachlitera-tur offen, oder er kann sich "hnlich gutverst"ndlichen B�chern wie J�rgenAudretschs Verschr�nkte Welt widmen.

Ein paar kleine Ungereimtheitenund ungl�ckliche Formulierungenfinden sich leider dennoch: z.B. aufS. 21 die Erkl"rung, dass die Zentral-kraft, die ein Elektron im Synchrotronauf eine Kreisbahn zwingt, im Gleichge-wicht durch eine Zentrifugalkraft kom-pensiert w�rde; das B"ndermodelleines Halbleiters, jedoch mit teilgef�ll-tem Leitungsband auf S. 34; oder dasVertauschen der Bilder b und c in Abbil-dung 2.6. Den Abbildungen h"ttezudem ein einheitliches Layout (Schrift-bild und -gr-ße) sicher gut getan. Ein in-teressierter Leser wird ebenso eine kurzkommentierte Bibliographie vermissen– schade, dass dies ausgelassen wurde.Dagegen ist das geometrische Konzeptder Fermi-Oberfl"che im Impulsraum,auf das im Laufe des Textes an mehre-ren Stellen immer wieder zur�ckgegrif-fen wird, wunderbar erkl"rt.

Zw-lf Kapitel, rund 150 Seiten undetwa 100 Abbildungen f�r knapp30 Euro machen Lust auf mehr. Ich je-denfalls habe das Buch gerne zweimaldurchgelesen und mich zweimal vonseinem Inhalt begeistern lassen. AlsLekt�re generell empfehlenswert – f�ralle.

Peter KrollInstitut f:r Anorganische ChemieTechnische Hochschule Aachen

AngewandteChemie

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