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Alles über Radikalische Substitution und Reaktionsgeschwindigkeit - Übungen und Beispiele

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Lernzettel Abitur 2022

18.2.2021

Chemie

organische Chemie

Alles über Radikalische Substitution und Reaktionsgeschwindigkeit - Übungen und Beispiele

Die chemischen Prozesse der Radikalischen Substitution und intermolekulare Wechselwirkungen sind fundamentale Konzepte in der organischen Chemie.

Die Radikalische Substitution ist eine wichtige Reaktion, bei der ein Wasserstoffatom durch ein anderes Atom oder eine Atomgruppe ersetzt wird. Besonders häufig kommt die Radikalische Substitution Brom vor, bei der Brom als Substituent eingesetzt wird. Der Mechanismus läuft über Radikale ab, die durch Lichteinwirkung oder Wärme entstehen. Die Selektivität der Reaktion wird durch die Stabilität der entstehenden Radikale bestimmt, wobei tertiäre Kohlenstoffatome bevorzugt substituiert werden. Für das Verständnis sind Radikalische Substitution Beispiele und Übungen besonders wichtig.

Die Reaktionsgeschwindigkeit spielt bei chemischen Reaktionen eine zentrale Rolle. Sie wird durch verschiedene Einflussfaktoren wie Temperatur, Konzentration und Katalysatoren beeinflusst. Die momentane Reaktionsgeschwindigkeit gibt die Geschwindigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt an, während die mittlere Reaktionsgeschwindigkeit den Durchschnitt über einen längeren Zeitraum beschreibt. Die Reaktionsgeschwindigkeit Formel berücksichtigt die Konzentrationsänderung pro Zeiteinheit. Besonders wichtig ist der Zusammenhang zwischen Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur, da eine Temperaturerhöhung meist zu einer schnelleren Reaktion führt. Die Dipol-Dipol-Wechselwirkung ist eine wichtige intermolekulare Kraft, die zwischen polaren Molekülen auftritt. Sie unterscheidet sich von der Wasserstoffbrückenbindung durch ihre geringere Stärke. Die Elektronegativität der beteiligten Atome bestimmt die Stärke der Wechselwirkung. Ein klassisches Dipol-Dipol-Wechselwirkung Beispiel ist die Anziehung zwischen HCl-Molekülen. Diese Wechselwirkungen sind schwächer als Ionen-Dipol-Wechselwirkungen, aber stärker als Van-der-Waals-Kräfte.

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18.2.2021

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Die radikalische Substitution
Um diesen Reaktionstypen schrittweise nachvollziehen zu können, schreibt man den Reaktionsverlauf häufig in Te

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Reaktionsgeschwindigkeit und Einflussfaktoren

Die Reaktionsgeschwindigkeit beschreibt, wie schnell sich die Konzentration oder Stoffmenge der reagierenden Stoffe ändert. Sie wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst:

  1. Konzentration: Höhere Konzentrationen erhöhen die Wahrscheinlichkeit effektiver Teilchenzusammenstöße.
  2. Temperatur: Bei höheren Temperaturen bewegen sich die Teilchen schneller, was zu mehr wirksamen Zusammenstößen führt.
  3. Oberfläche: Eine größere Oberfläche erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit.
  4. Stoffart: Unterschiedliche Stoffe haben bei gleichen Bedingungen verschiedene Reaktionsgeschwindigkeiten.
  5. Druck: Steigender Druck führt zu einer Zunahme der Reaktionsgeschwindigkeit.
  6. Katalysatoren: Diese beschleunigen die Reaktion.

Formel: v = ΔC / Δt A¨nderungderKonzentrationproZeiteinheitÄnderung der Konzentration pro Zeiteinheit

Definition: Die Stoßtheorie besagt, dass Teilchen miteinander reagieren, wenn sie mit ausreichender Energie wirksam zusammenstoßen.

Highlight: Die RGT-Regel besagt, dass sich die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Temperaturerhöhung um 10°C etwa verdoppelt.

Die radikalische Substitution
Um diesen Reaktionstypen schrittweise nachvollziehen zu können, schreibt man den Reaktionsverlauf häufig in Te

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Zwischenmolekulare Wechselwirkungen

Zwischenmolekulare Wechselwirkungen spielen eine wichtige Rolle für die Eigenschaften von Stoffen:

  1. Dipol-Dipol-Wechselwirkungen: Diese treten zwischen permanenten Dipolen aufgrund unterschiedlicher Ladungsverteilung auf.
  2. Wasserstoffbrückenbindungen: Eine besondere Form der Dipol-Dipol-Wechselwirkung zwischen Molekülen mit permanentem Dipol, bei denen ein Wasserstoffatom an eines der vier elektronegativsten Elemente F,O,N,ClF, O, N, Cl gebunden ist.
  3. Van-der-Waals-Kräfte: Diese entstehen durch fluktuierende Dipole innerhalb von Atomen und induzierte Dipole in benachbarten Molekülen.

Definition: Dipol-Dipol-Wechselwirkungen sind elektrostatische Anziehungskräfte zwischen Molekülen mit permanenten Dipolen.

Beispiel: Wasserstoffbrückenbindungen in Wasser sind ein Beispiel für besonders starke Dipol-Dipol-Wechselwirkungen.

Highlight: Je verzweigter ein Molekül ist, desto kleiner ist seine Oberfläche und desto schwächer sind die Van-der-Waals-Kräfte.

Die radikalische Substitution
Um diesen Reaktionstypen schrittweise nachvollziehen zu können, schreibt man den Reaktionsverlauf häufig in Te

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Stoffklassen in der organischen Chemie

In der organischen Chemie gibt es verschiedene wichtige Stoffklassen:

  1. Alkane: Gesättigte Kohlenwasserstoffe mit der Summenformel CnH2n+2.
  2. Alkene: Ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer Doppelbindung CnH2nCnH2n.
  3. Alkine: Ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer Dreifachbindung CnH2n2CnH2n-2.
  4. Alkanole AlkoholeAlkohole: Verbindungen mit einer Hydroxygruppe OH-OH.
  5. Alkanale AldehydeAldehyde: Verbindungen mit einer Aldehydgruppe CHO-CHO.
  6. Ketone: Verbindungen mit einer Ketogruppe C=OC=O.

Vokabular: Die funktionelle Gruppe bestimmt die chemischen Eigenschaften einer organischen Verbindung.

Beispiel: Ethanol C2H5OHC2H5OH ist ein Alkanol, Ethanal CH3CHOCH3CHO ein Alkanal.

Highlight: Das Prinzip "Gleiches löst sich in Gleichem" bezieht sich auf die Polarität von Lösungsmittel und gelöstem Stoff.

Die radikalische Substitution
Um diesen Reaktionstypen schrittweise nachvollziehen zu können, schreibt man den Reaktionsverlauf häufig in Te

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Alkene und ihre Reaktionen

Alkene sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer Doppelbindung zwischen zwei Kohlenstoffatomen. Sie bilden eine homologe Reihe: Ethen, Propen, Buten, Penten usw.

Eigenschaften der Alkene:

  • Leicht polarisierbar im Vergleich zu Alkanen
  • Benennung nach der längsten Kette und der Position der Doppelbindung

Typische Reaktionen: Am Beispiel der Bromierung von Hex-1-en:

  • Brom ist ein flüssiges, ätzendes Halogen
  • Die Reaktion führt zur Entfärbung der gelb-bräunlichen Bromlösung
  • Es entsteht ein Halogenalkan

Definition: Alkene sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit der allgemeinen Summenformel CnH2n.

Beispiel: Pent-2-en CH3CH=CHCH2CH3CH3-CH=CH-CH2-CH3 ist ein Alken mit der Doppelbindung am zweiten Kohlenstoffatom.

Highlight: Die Reaktivität der Alkene ist auf die leicht polarisierbare Doppelbindung zurückzuführen.

Die radikalische Substitution
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Cis-trans-Isomerie

Die Cis-trans-Isomerie ist eine Form der Stereoisomerie, die bei Alkenen auftreten kann. Sie entsteht, wenn an jedem der beiden Kohlenstoffatome der Doppelbindung zwei unterschiedliche Substituenten gebunden sind.

  • Cis-Isomere: Die größeren Substituenten befinden sich auf derselben Seite der Doppelbindung
  • Trans-Isomere: Die größeren Substituenten befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der Doppelbindung

Beispiel: cis-1,2-Dichlorpropen und trans-1,2-Dichlorpropen sind Stereoisomere

Definition: Cis-trans-Isomere sind Moleküle mit gleicher Summenformel und Konstitution, aber unterschiedlicher räumlicher Anordnung der Atome.

Highlight: Die Cis-trans-Isomerie ist besonders wichtig in der Biochemie, da viele biologische Moleküle wie ungesättigte Fettsäuren in bestimmten Isomeren vorliegen.

Die radikalische Substitution
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Die radikalische Substitution

Die radikalische Substitution ist ein wichtiger Reaktionsmechanismus in der organischen Chemie. Am Beispiel der Reaktion von Methan mit Brom wird der Ablauf in mehreren Teilschritten erklärt:

  1. Startreaktion: Durch Energiezufuhr wird ein Brommolekül homolytisch gespalten, wodurch zwei reaktive Bromradikale entstehen.
  2. Kettenstart: Ein Bromradikal reagiert mit einem Wasserstoffatom des Methans. Es bilden sich ein Methylradikal und Bromwasserstoff.
  3. Kettenfortpflanzung: Das Methylradikal reagiert mit einem weiteren Brommolekül zu Brommethan und einem neuen Bromradikal.
  4. Abbruchreaktion: Wenn zwei Radikale aufeinandertreffen, bildet sich eine Atombindung und die Reaktion kommt zum Erliegen.

Definition: Die radikalische Substitution ist eine Reaktion, bei der ein Atom oder eine Atomgruppe durch ein Radikal ersetzt wird.

Beispiel: Bei der Reaktion von Methan mit Brom wird schrittweise ein Wasserstoffatom durch ein Bromatom ersetzt: CH₄ + Br₂ → CH₃Br + HBr

Highlight: Bei der Mehrfachsubstitution können auch mehrere Wasserstoffatome durch Halogenatome ersetzt werden, z.B. zu Dibrommethan oder Tribrommethan.

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Lena, iOS Userin

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

 

Chemie

1.216

18. Feb. 2021

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Alles über Radikalische Substitution und Reaktionsgeschwindigkeit - Übungen und Beispiele

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Lernzettel Abitur 2022

@lernzettelabi.2022

Die chemischen Prozesse der Radikalischen Substitution und intermolekulare Wechselwirkungen sind fundamentale Konzepte in der organischen Chemie.

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Reaktionsgeschwindigkeit und Einflussfaktoren

Die Reaktionsgeschwindigkeit beschreibt, wie schnell sich die Konzentration oder Stoffmenge der reagierenden Stoffe ändert. Sie wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst:

  1. Konzentration: Höhere Konzentrationen erhöhen die Wahrscheinlichkeit effektiver Teilchenzusammenstöße.
  2. Temperatur: Bei höheren Temperaturen bewegen sich die Teilchen schneller, was zu mehr wirksamen Zusammenstößen führt.
  3. Oberfläche: Eine größere Oberfläche erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit.
  4. Stoffart: Unterschiedliche Stoffe haben bei gleichen Bedingungen verschiedene Reaktionsgeschwindigkeiten.
  5. Druck: Steigender Druck führt zu einer Zunahme der Reaktionsgeschwindigkeit.
  6. Katalysatoren: Diese beschleunigen die Reaktion.

Formel: v = ΔC / Δt A¨nderungderKonzentrationproZeiteinheitÄnderung der Konzentration pro Zeiteinheit

Definition: Die Stoßtheorie besagt, dass Teilchen miteinander reagieren, wenn sie mit ausreichender Energie wirksam zusammenstoßen.

Highlight: Die RGT-Regel besagt, dass sich die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Temperaturerhöhung um 10°C etwa verdoppelt.

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Zwischenmolekulare Wechselwirkungen

Zwischenmolekulare Wechselwirkungen spielen eine wichtige Rolle für die Eigenschaften von Stoffen:

  1. Dipol-Dipol-Wechselwirkungen: Diese treten zwischen permanenten Dipolen aufgrund unterschiedlicher Ladungsverteilung auf.
  2. Wasserstoffbrückenbindungen: Eine besondere Form der Dipol-Dipol-Wechselwirkung zwischen Molekülen mit permanentem Dipol, bei denen ein Wasserstoffatom an eines der vier elektronegativsten Elemente F,O,N,ClF, O, N, Cl gebunden ist.
  3. Van-der-Waals-Kräfte: Diese entstehen durch fluktuierende Dipole innerhalb von Atomen und induzierte Dipole in benachbarten Molekülen.

Definition: Dipol-Dipol-Wechselwirkungen sind elektrostatische Anziehungskräfte zwischen Molekülen mit permanenten Dipolen.

Beispiel: Wasserstoffbrückenbindungen in Wasser sind ein Beispiel für besonders starke Dipol-Dipol-Wechselwirkungen.

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Stoffklassen in der organischen Chemie

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  1. Alkane: Gesättigte Kohlenwasserstoffe mit der Summenformel CnH2n+2.
  2. Alkene: Ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer Doppelbindung CnH2nCnH2n.
  3. Alkine: Ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer Dreifachbindung CnH2n2CnH2n-2.
  4. Alkanole AlkoholeAlkohole: Verbindungen mit einer Hydroxygruppe OH-OH.
  5. Alkanale AldehydeAldehyde: Verbindungen mit einer Aldehydgruppe CHO-CHO.
  6. Ketone: Verbindungen mit einer Ketogruppe C=OC=O.

Vokabular: Die funktionelle Gruppe bestimmt die chemischen Eigenschaften einer organischen Verbindung.

Beispiel: Ethanol C2H5OHC2H5OH ist ein Alkanol, Ethanal CH3CHOCH3CHO ein Alkanal.

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Eigenschaften der Alkene:

  • Leicht polarisierbar im Vergleich zu Alkanen
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Typische Reaktionen: Am Beispiel der Bromierung von Hex-1-en:

  • Brom ist ein flüssiges, ätzendes Halogen
  • Die Reaktion führt zur Entfärbung der gelb-bräunlichen Bromlösung
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Beispiel: Pent-2-en CH3CH=CHCH2CH3CH3-CH=CH-CH2-CH3 ist ein Alken mit der Doppelbindung am zweiten Kohlenstoffatom.

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Cis-trans-Isomerie

Die Cis-trans-Isomerie ist eine Form der Stereoisomerie, die bei Alkenen auftreten kann. Sie entsteht, wenn an jedem der beiden Kohlenstoffatome der Doppelbindung zwei unterschiedliche Substituenten gebunden sind.

  • Cis-Isomere: Die größeren Substituenten befinden sich auf derselben Seite der Doppelbindung
  • Trans-Isomere: Die größeren Substituenten befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der Doppelbindung

Beispiel: cis-1,2-Dichlorpropen und trans-1,2-Dichlorpropen sind Stereoisomere

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Definition: Die radikalische Substitution ist eine Reaktion, bei der ein Atom oder eine Atomgruppe durch ein Radikal ersetzt wird.

Beispiel: Bei der Reaktion von Methan mit Brom wird schrittweise ein Wasserstoffatom durch ein Bromatom ersetzt: CH₄ + Br₂ → CH₃Br + HBr

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Stefan S

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Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

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Timo S

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Sudenaz Ocak

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Marcus B

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Sarah L

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Hans T

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