Et atomaggregat , ofte omtalt af det engelske udtryk cluster , er et sæt atomer bundet tæt nok til at have specifikke egenskaber og af mellemstørrelse mellem et molekyle og et massivt fast stof .
Denne meget brede definition dækker to væsentligt forskellige virkeligheder:
I kemien er der forskellige slags aggregater: kulstof og bor kan således henholdsvis udgøre aggregater såsom fullerener og boraner , og overgangsmetaller danner også særligt stabile aggregater.
Udtrykket klynge blev introduceret i begyndelsen af 1960'erne af den amerikanske kemiker Frank Albert Cotton for at betegne forbindelser med metal-til-metal- bindinger . Mere specifikt henviser denne definition til forbindelser indeholdende en gruppe med mindst to metalatomer bundet af mindst en ægte metal-til-metal-binding. Dette koncept er siden blevet udvidet til at omfatte alle strukturer på mindst et halvt dusin atomer (undertiden hundreder), hvis konsistens hovedsageligt tilvejebringes af forbindelser, der ikke er strengt kovalente .
Atomaggregater stabiliseret af ligander adskiller sig fra "bare" aggregater (uden ligand): de vigtigste ligander, der opstår i disse strukturer, er carbonmonoxid , halogenider , isonitriler , alkener og hydrider .
I begyndelsen af 1970'erne var Jean Farges og hans team ved University of Orsay en af de første, der ved elektronisk diffraktion demonstrerede en strukturel forskel mellem argonaggregater og argonkrystaller af størrelse.
De klynger syntetiske metalcarbonyler blev undersøgt som katalysatorer i mange reaktioner industrielle, især dem, der bruger carbonmonoxid , men det stadig ingen industriel anvendelse. De klynger Ru 3 (CO) 12og Ir 4 (CO) 12katalysere produktionen af brint ved reaktion af gas med vand (også katalyseret af jern (II, III) oxid Fe 3 O 4), mens Rh 6 (CO) 16katalyserer omdannelsen af carbonmonoxid til kulbrinter , hvilket minder om Fischer-Tropsch-processen , selvom jernoxidkatalysatorer igen anvendes industrielt.
På den anden side er naturlige klynger meget til stede blandt biologiske katalysatorer. De mest almindelige er dem af jern-svovl-proteiner , såsom ferredoxin , et protein, som er involveret i særdeleshed som elektrontransportør i fotosyntese , eller endda nitrogenase , et enzym , der reducerer nitrogen til ammoniak under anvendelse af en jern - molybdæn - svovl klynge i sin aktivt sted ; den CO oxideres til CO 2på niveau med den jern - nikkel - svovl klynge af CO dehydrogenase , mens hydrogenases anvender snarere Fe 2 klynger og FeNi.
Metalaggregater er for det meste lavet af ildfaste metaller . Dem med store d- orbitaler danner klynger stabiliseret af den gunstige overlapning af orbitalerne på deres valenselektroner . De overgangsmetaller fra den fjerde periode danner således stabile klynger med en svag oxidationstrin , mens overgangsmetallerne af følgende perioder udgør nogle i lidt højere oxidationstrin; sidstnævnte danner de fleste carbonyler af polynukleære metaller med moderat oxidationstilstand.
Den Wade regel kan forudsige helt præcist strukturen og stabiliteten af de fleste metal-clusters.