zum Directory-modus

Radikale

Homolyse

Reaktionen von organischen Molekülen beinhalten immer das Knüpfen und Brechen von kovalenten Bindungen. Für die Spaltung dieser Bindungen gibt es zwei Möglichkeiten:

Zum einen können nach dem Bindungsbruch beide Bindungselektronen bei einem der beiden ehemaligen Bindungspartner verbleiben, die dadurch zu Ionen werden. Dieser Vorgang wird als Heterolyse oder heterolytischer Bindungsbruch bezeichnet.

Abb.1
Bruch kovalenter Bindungen

Zum anderen kann die Bindung symmetrisch auseinander brechen, so dass jeder der vormaligen Bindungspartner eines der beiden Bindungselektronen erhält. Dabei resultieren so genannte Radikale. Diese Radikale sind Atome oder Moleküle mit ungepaarten Elektronen. Sie besitzen also immer ein einfach besetztes Atom- oder Molekülorbital. Diese Art des Bindungsbruchs bezeichnet man als Homolyse oder homolytischen Bindungsbruch.

Abb.2
Abb.3

Bei der Darstellung von Reaktionsmechanismen ist zu beachten, dass man konventionsgemäß in der Chemie die Bewegung einzelner Elektronen durch einen Pfeil mit einer halben Spitze symbolisiert. Dieser zeigt immer in die Richtung der Elektronenwanderung.

Um eine Bindung zu spalten, muss Energie zugeführt werden. Das geschieht z.B. durch Wärme oder durch Strahlung. Am Beispiel des Zerfalls eines Brom-Moleküls zu den Brom-Atomen durch Lichtzufuhr (siehe oben) ist zu erkennen, wie bei der Homolyse Radikale entstehen. Der Energiebetrag, der notwendig ist, um eine kovalente Bindung homolytisch zu spalten, entspricht genau der Energie, die bei der Bildung dieser Bindung frei wurde. Diese Energie entspricht also zahlenmäßig der Bindungsenergie und wird als Dissoziationsenergie Ed bezeichnet. Häufig bedient man sich bei Radikalreaktionen so genannter Initiatoren. Das sind Verbindungen, die leicht in Radikale zerfallen und dann ihrerseits mit einem der Edukte reagieren und dabei neue Radikale bilden. Solche Verbindungen haben meist Peroxid- oder Azostrukturen und besitzen wesentlich kleinere Dissoziationsenergien als C-H- und C-C-Bindungen. Beispiele dafür sind Di-tert-butylperoxid, Dibenzoylperoxid und Azoisobutyronitril (AIBN).

Tab.1
Beispiele für Radikal-Initiatoren
Di-tert-butylperoxid
Abb.4
Dibenzoylperoxid
Abb.5
Azoisobutyronitril (AIBN)
Abb.6

Häufig ist es erwünscht, Radikal-Reaktionen zu unterdrücken, was durch Radikalfänger möglich ist. Ein bekanntes Beispiel ist Tetraethylblei, mit dem die Oktanzahl von Benzin verbessert werden kann.

Übungen: Homolyse

<Seite 1 von 6