Date post: | 06-Apr-2016 |
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Experimentalvortrag zum Thema: „Einführung in die Halogenalkane“
Philipps-Universität MarburgElmar SchneiderDatum: 26.06.2008
Gliederung
Allgemeine Informationen
Physikalische Eigenschaften
Synthesemöglichkeiten in der Schule
Möglichkeiten der Weiterreaktion
Verwendung
Umweltproblematik
Was macht ein Halogenalkan aus?Wasserstoffatome eines Alkans werden
durch Halogenatome ersetzt
Mehrere Wasserstoffatome können ausgetauscht werden
Unterschiedliche Halogenatome können in ein Molekül eingefügt werden
Ab drei C-Atomen Möglichkeit der Isomerie
Allgemeine Informationen
Versuch 1: Beilsteinprobe als Nachweis von
Halogenen in Halogenalkanen
Allgemeines
Beilstein-Probe:
Allgemeines
Polare C-X Bindung
Dipol-Dipol-WWK
C-X Bindungsstärke nimmt mit zunehmender Größe von X ab Bindung wir länger und schwächer
Physikalische Eigenschaften
Physikalische Eigenschaften
Demo 1: Dipolcharakter von Dichlormethan
Physikalische Eigenschaften
Dipolcharakter von Dichlormethan:
Polare C-X Bindung
Dipol-Dipol-WWK
C-X Bindungsstärke nimmt mit zunehmender Größe von X ab Bindung wir länger und schwächer
Physikalische Eigenschaften
Polarisierbarkeit nimmt von R-F zu R-I zu
Physikalische Eigenschaften
Synthesemöglichkeiten in der Schule
Elektrophile Addition von HX/X2 an Alkene
Radikalische Halogenierung der Alkane
Reaktion von Alkoholen mit HX
Synthesemöglichkeiten in der Schule
Versuch 2: Iodierung von π-Systemen
Synthesemöglichkeiten in der Schule
Iodierung von ∏-Systemen:
II
II
I
I
δ+δ-
Synthesemöglichkeiten in der Schule
Versuch 3: Radikalische Halogenierung von
Heptan
Synthesemöglichkeiten in der Schule
Radikalische Halogenierung von Heptan:
Möglichkeiten der Weiterreaktion
Substitution SN1 SN2
EliminierungE1E2
Möglichkeiten der Weiterreaktion
SN1:
SN2:
Möglichkeiten der Weiterreaktion
Alkohole
EtherThiole
Thioether
andere Alkylhalogenide
Amine
Phosphoniumsalze
Nitrile
Carbonsäureester
Substitutions- Möglichkeiten:
Möglichkeiten der Weiterreaktion
E1:
E2:
Möglichkeiten der Weiterreaktion
Überblick: Typ des Nucleophils (Base)
Typ des Halogenalkans
schwaches Nu- (z.B.
H2O)
schwach basisches,
starkes Nu- (z.B.
I-)
stark basisches,
ungehindertes Nu-
(z.B. CH3O-)
stark basiches,
gehindertes Nu-
(z.B. (CH3)3CO-)
Methyl - SN2 SN2 SN2
primär - SN2 SN2, E2 E2
sekundär langsame SN1,
E1SN2 E2 E2
tertiär SN1, E1 SN1, E1 E2 E2
Verwendung
Name Trivialname Formel Verwendung
Trichlormethan Chloroform HCCl3
Lösungsmittel,Narkosemittel(krebserregend)
TetrachlormethanTetrachlor-kohlenstoff
CCl4
Lösungsmittel,Feuerlöschmittel,Reinigungsmittel(krebserregend)
Triiodmethan Iodoform HCI3Desinfektions-mittel
Dichlordifluor-methan
Frigen 12Freon 12
CCl2F2Kühlmittel,Treibgas (früher)
(1) Leitungsschlange(2) Kompressor(3) Kühlrippen(4) Lüftungsschlitze(5) Ventil(6) Thermostat
Verwendung
Demo 2: Kondensation bei Druckerhöhung
Verwendung
Je höher der Druck, je höher der Siedepunkt einer Substanz
Gas wird flüssig (wenn kritische Temperatur nicht überschritten ist)
Kondensation bei Druckerhöhung:
Verwendung
(1) Leitungsschlange(2) Kompressor(3) Kühlrippen(4) Lüftungsschlitze(5) Ventil(6) Thermostat
Verwendung
Demo 3: Verdunstungskälte
Verwendung
Verdunstungskälte:
Joule-Thomson-Effekt:
Bei der Expansion wird Arbeit gegen die intermolekularen Anziehungskräfte geleistet
Energie wird der kinetischen Energie der Moleküle entnommen
Abkühlung
Verwendung
Name Trivialname Formel Verwendung
Monochlorethan Ethylchlorid H5C2Cl Kälte-Anästhetikum
Bromtrifluor-methan
Freon FE13 B 1
BrCF3
Feuerlöschmittel(6-12mal so effektiv wie „Tetra“, 4-7mal so effektiv wie CO2)
Brommethan H3CBr
Insektizid, Fungizid
(!Methylierung!)
Verwendung
Methylierung von Aminen und Thiolen:
Brommethan-Unterschied:
Verwendung
Name Trivialname Formel Verwendung
Polyvinylchlorid PVCRohre, Bodenbeläge,...
Polytetrafluorethylen PTFETeflon
Pfannen, Töpfe, Gore-Tex
Verwendung
Umweltproblematik
Ozonschicht:
Versuch 4: Absorption von UV-Strahlung durch
Ozon
Verwendung
UV-Licht:
Absorption von UV-Strahlung durch Ozon:
Verwendung
UV-Licht wird absorbiert
Umweltproblematik
FCKW zerstören Ozon:
Versuch 5: Zerstörung von Ozon durch
halogenierte Kohlenwasserstoffe
Verwendung
Zerstörung von Ozon durch halogenierte KW:
Verwendung
Umweltproblematik
Konsequenz:
Montreal-Abkommen (1987) 31.12.1995 Produktionsstop
Regenerierung bis 2010
Summenformel Lebensdauer in der Atmosphäre
CFCl3 50 JahreCF2Cl2 102 JahreC2F4Cl2 300 Jahre
???
Schulrelevanz (G8-Lehrplan)
GK 11.G1 Kohlenstoffchemie I:Mechanismus der Addition von Molekülen
des Typs X2
LK 11.G1 Kohlenstoffchemie I:Typ und Mechanismus der Addition von
Molekülen des Typs X2 und HX und der Eliminierung; Alkanole: Reaktionstypen (Substitution)
10.G2 Einführung in die Kohlenstoffchemie:Halogenkohlenwasserstoffe (Halogenalkane):
Eigenschaften und Reaktionen / Nachweisreaktion; Umweltgefährdung durch FCKW in der Atmosphäre
10.G2 Einführung in die Kohlenstoffchemie:Mechanismus der radikalischen
Substitution
9.G2 Säuren und Laugen:Nachweis ausgewählter Kationen
8.G2 Ordnung in der Vielfalt Atombau und Periodensystem: Verwendung verschiedener Halogene in Alltag und Technik
7.G1 Stoffe unterscheiden und isolieren:Aggregatzustände eines Stoffes in
Abhängigkeit von der Temperatur deuten
Schulrelevanz (G8-Lehrplan)
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Versuch 1: Beilsteinprobe als Nachweis von
Halogenen in Halogenalkanen
Versuch 2: Iodierung von π-Systemen
Versuch 3: Radikalische Halogenierung von
Heptan
Versuch 4: Absorption von UV-Strahlung durch
Ozon
Versuch 5: Zerstörung von Ozon durch
halogenierte Kohlenwasserstoffe
Demo 1: Dipolcharakter von Dichlormethan
Demo 2: Kondensation bei Druckerhöhung
Demo 3: Verdunstungskälte