Chemie Q1, Aufgaben für Woche 1
Aufgabe 1
Hier hatte ich zunächst einen Fehler in die Aufgabenstellung eingebaut; es ging natürlich um die Bromierung von Methan, nicht um die Bromierung von Hexan. Hier habe ich dann sehr großzügig die volle Punktzahl gegeben.
Die richtige Lösung ist folgende:
Bei der Methan-Bromierung entstehen Methylradikale. Wenn zwei Methylradikale zusammenstoßen, entsteht in einer Abbruchreaktion Ethan. Dieses Ethan kann aber wieder bromiert werden. Als seltenes Produkt bildet sich dann Bromethan.
Für einige von Ihnen war der Unterschied zwischen Brommethan und Bromethan nicht ganz klar, weil sich beide Begriffe ähnlich schreiben.
Aufgabe 2
Bei der Abspaltung eines H-Atoms aus dem Alkan müssen 421 kJ/mol aufgewendet werden, bei der Bildung einer H-Br-Bindung werden 366 kJ/mol freigesetzt. Der erste Kettenfortpflanzungsschritt ist also endotherm mit einer Reaktionsenthalpie von 55 kJ/mol.
Bei der Spaltung eines Brom-Moleküls müssen 193 kJ/mol aufgebracht werden, aber bei der Bildung einer C-Br-Bindung werden 285 kJ/mol freigesetzt. Die zweite Kettenfortpflanzungsschritt ist also exotherm mit einer Reaktionsenthalpie von -92 kJ/mol.
Rechnet man nun beide Schritte zusammen, kommt man auf eine Reaktionsenthalpie von -37 kJ/mol
Aufgabe 3
Die Energiebilanz ist die gleiche wie bei Aufgabe 2-
Aufgabe 4
Das haben alle von Ihnen erkannt: Die Startreaktion muss ja nur einmal stattfinden, damit Tausende von Kettenfortpflanzungsschritten ablaufen können. Ähnlich verhält es sich mit den Abbruchreaktionen. Nachdem Tausende von Kettenfortpflanzungsschritt abgelaufen sind, reicht eine Abbruchreaktion aus, um die Kette zu unterbrechen. Daher spielen Start- und Abbruchreaktionen keine Rolle bei der Energiebilanz der radikalischen Substitution.
Aufgabe 5
Das Zeichnen der Reaktion sollte nicht so schwer sein.
Berechnung der Energiebilanz:
Auf der Eduktseite muss ein Chlor-Molekül gespalten werden (+245) und ein H-Atom wird vom Ethan abgetrennt (+418). Insgesamt müssen also 663 kJ/mol in die Edukte "hineingesteckt" werden.
Auf der Produktseite entstehen eine H-Cl-Bindung (-431) und eine C-Cl-Bindung (-335). Insgesamt werden also 766 kJ/mol freigesetzt.
Rechnet man beides zusammen, kommt man auf eine Reaktionsenthalpie von -103 kJ/mol.