Experimente:
Versuch: Die durch Cobalt katalysierte Oxidation von Weinsäure

Weinsäure wird durch Wasserstoffperoxid unter der katalytischen Einwirkung von Cobaltchlorid zu Wasser und CO₂ oxidiert.

Dabei nimmt das Co²⁺-Ion aktiv an der Reaktion teil. Das erkennt man aufgrund der Farbänderung während des Versuchs.
Hier ist die Schilderung des Ablaufs der Reaktion: Zunächst gibt man zur sauren rosaroten Cobalt(II)-Lösung Weinsäure. Nach Zugabe von Wasserstoffperoxid färbt sich die Lösung über die Mischfarbe Braun nach Grün um. Parallel dazu setzt die Oxidationsreaktion unter Freisetzung von großen Mengen an CO₂ ein. Nach Beendigung der Reaktion (erkenntlich am Nachlassen der Gasbildung) wird die Lösung wieder rot.

Die durch Cobalt katalysierte Oxidation von Weinsäure (Foto: Daggi) Hierzu gibt es einen Film (9 MB) Klicke hier

Die intermediär auftretende grüne Farbe rührt von einem dimeren Cobalt/Weinsäure/Wasserstoffperoxid-Komplex her. Zum Verständnis des Komplexaufbaus muss man wissen, dass die Koordinationszahl des Cobalt(II)-Ions 6 beträgt. Weinsäure und Wasserstoffperoxid sind zweizähnige Liganden.

Dies ist die aktive Zwischenverbindung. In ihr sind die eigentlichen Reaktanden Weinsäure und H₂O₂ sterisch so ausgerichtet, dass die oxidative Spaltung desjenigen Weinsäuremoleküls, das innerhalb dieses Komplexes die Brücke zwischen den Co²⁺-Ionen bildet, optimal ablaufen kann. Dabei werden die Co²⁺-Ionen zurückgebildet. Nach der Reaktion färbt sich die Lösung deshalb wieder rot.
Dieser Versuch beweist also nicht nur das Vorliegen eines aktiven Übergangskomplexes, sondern gibt darüber hinaus auch Einblick in den Wirkungsmechanismus eines Katalysators. Durch diese sterische Ausrichtung wird die Aktivierungsenergie deutlich gesenkt.
Bemerkenswert ist, dass auch Enzyme durch die Geometrie ihres aktiven Zentrums ähnlich wirken.

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