Radikalische Substitution bei Alkanen

Radikalische Substitution bei Alkanen
Bei Zimmertemperatur reagieren Alkane unter Lichteinfluss mit Brom und Chlor. Start---> Die Halogenmoleküle werden durch die zugeführte Lichtenergie in Radikale gespalten. Dabei muss die Bindungsenergie der Halogene [Cl-Cl = -242 Br-Br = -193 kJ/mol] aufgebracht werden, die recht niedrig im Vergleich zu einer C-H- Bindung [C-H = -413 kJ/mol] ist. Die Spaltung erfolgt homolytisch (griech. homos=gleich; lysis=Auflösung) , d.h. das bindende Elektronenpaar wird symmetrisch gespalten. Jedes Halogenatom erhält ein Elektron des bindenden Elektronenpaares und ist somit ein Chloratom mit ungepaartem Elektron. Solche Radikale bilden sich z.B. im Hallenbad bei der Chlorzugabe ins Wasser und "killen" Keime. Sie sind sehr - wie der Name schon sagt - reaktiv!
	Kette---> Das Chlorradikal (s^²p^⁵)[ Cl^. ] besitzt keine Edelgaskonfiguration mehr. Deshalb reagiert es sofort in einer Kettenreaktion mit einem Alkanmolekül und "knackt" homolytisch eine C-H-Bindung. Hierbei bildet sich Hydrogenchlorid H-Cl(Chlorwasserstoff) [ H-Cl= -431kJ/mol] und ein Alkanradikal R^. .
Diese neue gebildete Radikal R^. greift seinerseits wieder ein Chlormolekül an, es bildet sich ein neues Chlorradikal und ein Halogenalkan -bei Methan z.B. CH₃Cl, Chlormethan [ C-Cl= -339kJ/mol]. Diese Reaktionskette läuft weiter, solange belichtet wird und ausreichend "Chlor- und Alkanmaterial" vorhanden ist. (Animation188 Kb, zu Start und Kette) Durch Rekombination der Radikale bricht die Kette ab!
Abbruch--->
Abbruchreaktionen sind die Vereinigung zweier Chlorradikale, zweier Alkanradikale und eines Chlor- mit einem Alkanradikal.	Cl^. + Cl^. --> Cl₂ R^. +R^. --> R-R Cl^.+ R^. --> R-Cl

Diesen Mechanismus nennt man radikalische Substitution, weil ein H-Atom am Alkan durch ein Cl-Atom ersetzt wurde, und Radikale "den ersten Schritt machen".	Eine Reaktionsgleichung in Summenformeln schreibt man z.B.so: Cl₂ + CH₄ ---> HCl + CH₃CL - D H
So wird dieser Mechanismus mit dem Beispiel Methan formuliert.
Bei der Chlorierung entsteht bei ausreichend langer Belichtung und genügend "Chlor und Alkanangebot" durch Mehrfachsubstitution ein Gemisch von Halogenalkanen.
Bei Methan bildet sich: Chlormethan Dichlormethan Trichlormethan (Chloroform) Tetrachlormethan	Drehe mich mit gedrückter li. Maus!
Man sagt, die Radikalische Substitution sei nicht "selektiv". Bei der Chlorierung von Propan bilden sich verschiedene Mono-, Dichlor- (1,1-Dichlorpropan ), (1,2-Dichlorpropan ) und Trichlorpropane und sogar noch höher chlorierte Verbindungen. Radikale greifen "ziellos" an....
Konstruieren Sie einmal weitere Di- und Trichlorpropane und benennen Sie diese!
--->aufbereiteter Artikel zum Thema aus der SZ vom 12.10.99

zurück zur Startseite Chemie Arist Engelmann , Max-Born-Gymnasium Germering (arist@debitel.net oder arist@max-born-gymn.ffb.by.schule.de ) Danksagungen (acknowledgements)