Kettenpolymerisation Verständnisvertiefungs-Aufgabe

Question

Aufgabe:

Kettenpolymerisation

Problem/Ansatz:

Bei der radikalischen Polymerisation von Ethen entstehen oft Butyl-Reste. Die Erklärung hierfür liegt in einer intramolekularen Kettenwachstums-Reaktion, bei der das aktive "Ende" ein Stück zurück in die Kettenmitte wandert. Formulieren Sie diesen Reaktionsschritt und erläutern an der Strukturformel, warum es ausgerechnet zu Butyl-Resten (und nicht etwa zu Ethyl-Resten o.ä.) kommt.

Ich schreibe in den nächsten Tagen eine Chemie-Klausur und leider nicht wirklich eine Lösung, wie ich das angehen soll. Würde mich über eine fundierte und zielgerichtete Antwort freuen!

Comments

Was ist genau mit "Das aktive Ende wandert ein Stück in die Kettenmitte" gemeint?

Außerdem hat mein Chemie-Lehrer folgende Hilfestellung für die Aufgabe hochgeladen.

Können Sie erkennen, was er probiert hat darzustellen und was damit gemeint ist?

Answer 1

Salut,

offensichtlich geht es in der Zeichnung deines Lehrers um die Entstehung einer Seitenkette ...

Abbildung (1):
Darauf erkennst du eine Kette aus einzelnen Monomeren, wobei sich am Ende der Kette immer ein freies Radikal ergibt.

Abbildungen (2) und (3):
Das Radikal greift sich den Wasserstoff (H) samt Elektron und bildet eine Einfachbindung, d. h. aus dem ehemals vorhandenen •CH₂ entsteht ein Methyl, also CH₃. An dieser Stelle ist somit kein freies Radikal mehr gegeben.

Abbildung (4):
Dafür hat sich an der Stelle, wo zuvor der eben genannte Wasserstoff platziert war, ein neues freies Radikal gebildet und genau das ist mit der Aussage gemeint, dass "das aktive Ende ein Stück in die Kettenmitte wandert", denn die entstandene Methylgruppe ist eben kein aktives Ende mehr.

Abbildung (5), (6) und (7):
Dieses Radikal reagiert nun mit dem nächsten Monomer, indem es sich mit einem Elektron aus der Doppelbindung C = C zu einer neuen kovalenten Bindung verbindet und gleichzeitig nun durch das übriggebliebene Elektron ein verlängertes Molekül mit einem neuen Radikal entsteht. Deutlich erkennst du übrigens in der Abbildung ((6) auch den Butyl - Rest C₄H₉. Dergestalt geht nun die Reaktion weiter vonstatten, bis das Wachstum irgendwann durch eine Kettenabbruchreaktion zum Erliegen kommt.


Schöne Grüße :)

Comments

Alles klar.

Danke nochmals

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Habe das ganze gerade nochmal in eigenen Sätzen formuliert und die Reaktionsschritte aufgeschrieben, wobei mir eine Frage aufkam:

Mein Lehrer hat die Reaktionsschritte ja in der Skelettformel aufgeschrieben und jede Ecke dieser stellt ein C-Atom dar. Das gekrakel dahinter habe ich jetzt Mal als Rest interpretiert. Wieso habe ich jetzt aber ab dem ersten Schritt eine Kette von 5 C-Atomen, wenn ich doch eigentlich nur einen Rest habe, der mit Repetiereinheiten bestehend aus je 2 C-Atomen verbunden wird?

Reagiert das Radikal am Ende der Kette mit einem H-Atom, welches am Rest bindet oder wie muss ich mir das vorstellen? Wenn ja, woher weiß ich, dass der Rest ein C-Atom beinhaltet (weil ja laut der Skelettformel die Kette 5 C-Atome lang ist).

Hoffe, Sie verstehen meine Frage.

Grüße

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Grüße chemweazle,

ZU

Mein Lehrer hat die Reaktionsschritte ja in der Skelettformel aufgeschrieben und jede Ecke dieser stellt ein C-Atom dar. Das gekrakel dahinter habe ich jetzt Mal als Rest interpretiert. Wieso habe ich jetzt aber ab dem ersten Schritt eine Kette von 5 C-Atomen, wenn ich doch eigentlich nur einen Rest habe, der mit Repetiereinheiten bestehend aus je 2 C-Atomen verbunden wird?

Das ist eine spezielle Winkeleinstellung (Konformation), die sich durch Drehung der CH₂-Gruppen um die C-C-Bindungen ergibt, die Drehungen um die Einfachbindungen erfolgen durch Stöße der Moleküle untereinander.

Das prim. Radikal kann somit in dieser sog. halbcyclischen Konformation auch am 5ten C-Atom, hierbei ist das C-Atom mit dem ungepaartem Elektron mitgezählt, angreifen.

Skizze

Text erkannt:

3-Repetier-Einheiten rot eingekreist
D rehung um die Einfachbindungen
sog. Halbcyclische Konformation

Skizze zur Polymerisation mit Kettenwachstum an sek. Radikalen, die durch Umlagerung aus prim. Radikalen enstanden sind

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Danke, aber das habe ich tatsächlich schon näherungsweise verstanden gehabt.

Was mich verwundert, ist woher diese 5 C-Atome kommen. In der Erklärung zur radikalischen Polymerisation wird doch gezeigt, dass sich an den Rest immer Repetiereinheiten bestehend aus 2 C-Atomen verbinden. Wie kann ich dann aber auf einmal augenscheinlich 5 C-Atome und des Rest haben? Vielleicht sehe ich auch irgendetwas falsch.

Im Anhang die Erläuterung, die ich meine.

Edit: Gerade gesehen, dass wohl 3 Repetiereinheiten mit insgesamt 6 C-Atomen dargestellt werden soll. Wieso dann aber diese Beschriftung 1-4?

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Hat sich erledigt. Danke