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Organische Chemie Fragen und Antworten zur Chemie der Kohlenwasserstoffe. Hier kann alles von funktionellen Gruppen über Reaktionsmechanismen zu Synthesevorschriften, vom Methan zum komplexen Makromolekül diskutiert werden.

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Alt 26.10.2010, 14:32   #1   Druckbare Version zeigen
Methoxypropan Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 30
Frage Alternativreaktion der radikalischen Substitution

Ich habe bei folgender Aufgabe Probleme:

Die photochemische Umsetzung von Chlor mit Ethan kann nach dem Schema:
(a) C2H6(g)+Cl2(g) ---Licht---> C2H5Cl(g)+HCl(g) verlaufen.
Als Alternativreaktion wird diskutiert:
(b) C2H6(g)+Cl2(g)---Licht-->2CH3Cl(g)

Stellen Sie den Reaktionsmechanismus für die radikalische Substitution nach (a) dar und erarbeiten Sie einen Reaktionsverlauf für die Alternativreaktion (b).

Radikalische Substitution nach (a) ist für mich kein Problem, aber an (b) scheiterts. Ethan müsste in zwei Methylradikale/Methanmoleküle gespalten werden, aber wie soll das von statten gehen? Nun, durch das Licht wwird das Chlor in Chlorradikale gespalten, die wiederum der Auslöser für die Spaltung in Methylradikale sein müssen. Ich kann nur Vermutungen anstellen: Zunächst habe ich mir vorgestellt, dass jedes der beiden Kohlenstoffatome ein Chlorradikal bindet.
C2H6(g)+2Cl*(g)-->C2H4*(g)+2HCl(g)
Es entsteht also ein Ethyl mit zwei Radikalen.
Das Ethyl-diradikal reagiert dann mit Chlor, sodass 1,2-Dichlorethan entsteht:
C2H4*(g)+Cl2(g)-->C2H4Cl2(g)
Durch die hohe Elektronegativität von den Chloratomen nimmt die Elektronendichte in Richtung der beiden Kohlenstoffe hin zu den Chloratomen zu. Zwischen den beiden Kohlenstoffatomen entsteht Elektronenmangel/-armut. Dies führt schließlich dazu, dass sich die Bindung zwischen den beiden Kohlenstoffatomen auflöst und sich zwei Chlormethylradikale ausbilden, die sich dann von einem anderen Ethanmolekül den Wasserstoff an sich binden, so dass Chlormethan entsteht:
C2H4Cl2(g)-->2CH2Cl*(g)
2CH2Cl*(g)+C2H6(g)-->2CH3Cl(g)+C2H4*

Im Internet konnte ich zu dieser Alternativreaktion nichts finden. Kann auch sein, dass ich totalen Käse geschrieben habe. Kann mir bei (b) jemand weiterhelfen?
Methoxypropan ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 26.10.2010, 17:45   #2   Druckbare Version zeigen
Fulvenus Männlich
Mitglied
Beiträge: 22.381
AW: Alternativreaktion der radikalischen Substitution

Wenn man sich den Mechanismus der radikalischen Substitution anschaut (http://de.wikipedia.org/wiki/Radikalische_Substitution ),dann würde bei b)in der Folgereaktion nicht eine C-H-Bindung gebrochen,sondern die C-C-Bindung im Ethan.Man erhielte Chlormethan und ein Methyl-Radikal,das nun wieder mit einem Chlor-Molekül reagieren müßte.Welcher Reaktionsschritt realisiert wird,hängt davon ab,welcher Bindungsbruch energetisch günstiger ist.

Fulvenus!
Fulvenus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 27.10.2010, 22:57   #3   Druckbare Version zeigen
rewi Männlich
Mitglied
Beiträge: 3
AW: Alternativreaktion der radikalischen Substitution

Ein Blick in die Tabelle der Bindungsenthalpien zeigt, dass die Substitution des Wasserstoffes mit Fluor mit einem leichten Energiegewinn stattfindet. Betrachte ich Isoliert die Spaltung des Ethans zu zwei Chlormethanen (Substitution von Methyl durch Chlor), so wird dazu etwas Energie benötigt.
Die Substitution des Wasserstoffes ist also bevorzugt.
Der Energiegewinn bei der Wasserstoffsubstitution ist größer als der Energieverbrauch bei der Methylsubstitution. In Summe können beide Reaktionen gleichzeitig also noch unter Energiegewinn ablaufen. Das dürfte auch tatsächlich geschehen.
Bitte berücksichtigen, dass bei dieser Betrachtung nur die Bindungsenergien berücksichtigt wurden. Durch entropische Anteile mag die freie Reaktionsentropie (eigentliche Triebkraft der Kettenreaktion) sich etwas anders darstellen als die reinen Bindungsenergien. Du kannst ja mal schauen, ob du die Energiebilanzen darstellen kannst (mit und ohne entropischer Betrachtung). Viel Erfolg
rewi ist offline   Mit Zitat antworten
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Stichworte
alternativreaktion, halogenalkane, radikalische substitution

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