Aromaten: Lernzettel für Abitur BW 2022 (Chemie, Bildungsplan 2004)

Struktur der Aromaten

Benzol und Mesomerie

Benzol ($C_6H_6$) ist ein planares, gleichmäßiges Sechseck mit einem Bindungswinkel von $120^\circ$. Die sechs $\pi$-Elektronen sind über den gesamten Ring delokalisiert, was zu einer hohen Mesomerie-Energie und Stabilität führt.

• Grenzformeln: Fiktive Strukturen; der reale Zustand liegt dazwischen.
• Hückel-Regel: Aromaten besitzen $(4n+2)$ delokalisierte Elektronen.
• Bindungslängen: Alle C-C-Bindungen im Benzol sind identisch lang.

Mesomerie-Stabilität

Die Delokalisierung senkt das Energieniveau des Moleküls drastisch ab.

💡 Tipp: Zeichne den Benzolring im Zweifel mit einem Kreis in der Mitte, um die Delokalisierung der Elektronen direkt zu verdeutlichen.

Derivate & Grenzwerte

Benzolderivate

Durch Substitution der H-Atome entstehen wichtige Derivate mit charakteristischen Eigenschaften.

• Toluol: Methylbenzol ($C_7H_8$), unpolar, wichtiges Lösungsmittel.
• Phenol: Hydroxybenzol ($C_6H_5OH$), wirkt als schwache Säure.
• Styrol: Phenylethen ($C_8H_8$), Ausgangsstoff für Polystyrol-Kunststoffe.

Grenzwerte am Arbeitsplatz

Da Benzol stark krebserregend ist, gelten strenge Schutzregeln.

• MAK-Wert: Maximale Arbeitsplatz-Konzentration für toxische Stoffe.
• TRK-Wert: Technische Richt-konzentration für krebserzeugende Stoffe.

💡 Tipp: Die Stellungen zweier Substituenten am Ring werden als ortho (1,2), meta (1,3) oder para (1,4) bezeichnet.

Reaktionen der Aromaten

Elektrophile Substitution ($S_E$)

Aromaten gehen bevorzugt Substitutionsreaktionen ein, da Additionen die stabile aromatische Mesomerie zerstören würden.

• Schritt 1: Polarisierung des Halogens durch einen Katalysator (z.B. $FeBr_3$).
• Schritt 2: Elektrophiler Angriff des Halogens und temporäre Bildung eines Carbenium-Ions.
• Schritt 3: Deprotonierung zur schnellen Rearomatisierung des Rings.

Beispiel: Bromierung

1. $Br_2 + FeBr_3 \rightarrow Br^+ + [FeBr_4]^-$
2. $C_6H_6 + Br^+ \rightarrow C_6H_5Br + H^+$

Orientierungs-Regeln

• K-K-K-Regel: Katalysator, Kälte $\rightarrow$ Substitution am Kern ($S_E$).
• S-S-S-Regel: Sonne, Siedehitze $\rightarrow$ Substitution an der Seitenkette ($S_R$).

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