Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name _______________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

Zum Halogenalkan �ber Alkene

LV1:	Durch eine Waschflasche, in der sich 25 mL Bromwasser befinden, wird Ethen aus einer Druckdose eingeleitet. Die Geschwindigkeit soll 4 Blasen/s betragen. Die Zeitdauer von der Einleitung bis zur Entf�rbung wird notiert. Die L�sung wird danach mit einem Streifen Universalindikator gepr�ft. Ein Teil der L�sung wird mit verd�nnter Silbernitrat-L�sung versetzt. Beobachtungen: 1. Entf�rbungszeit : _____ (s) 2. Universalindikator: pH-Wert: __________ 3. mit AgNO₃ (aq) :________________________________________________________________________ Deutung zu 2. und 3. _______________________________________________________________________
LV2:	Versuch 1 wird wiederholt, allerdings mit 25 mL Broml�sung in Tetrachlorethen (Perchlorethylen, deswegen kurz PER genannt). Beobachtungen: 1. Entf�rbungszeit : _____ (s) 2. Universalindikator: pH-Wert: __________ 3. mit AgNO₃ (aq) :_________________________________________________________________________ Deutung: _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________
LV3:	Man sch�ttelt in je einem Rggl. jeweils 5 mL Bromwasser mit a) 1 mL Hexen, b) 1 mL Cyclohexen und c) 1 mL PER. Die w�ssrigen Phasen von a) und b) werden mit Universalindikatorpapier und Silbernitrat-L�sung gepr�ft. Beobachtungen: Universalindikator: pH-Wert L�sung a): ____ ; pH-Wert von L�sung b):_____ 3. mit AgNO₃ (aq) : L�sung a): ______________________ ;L�sung b): ________________________________ __________________________________________________________________________________________
LV4:	Man gibt in zwei Rggl., in denen sich jeweils 5 mL Broml�sung in PER befinden, a) 1 mL Hexen und b) 1 mL Cyclohexen und sch�ttelt sie durch. Beobachtung zu a:_________________________________________________________________________ Beobachtung zu b:_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ Deutung: _________________________________________________________________________________
V5:	a) Propen reagiert mit Bromwasserstoffs�ure �berwiegend unter Bildung von 2-Brom-propan. Nur zu einem geringen Anteil wird 1-Brom-propan gebildet. a) 2-Methyl-propen reagiert mit Bromwasserstoffs�ure �berwiegend unter Bildung von 2-Brom-2-methyl-propan, 1-Brom-2-methyl-propan wird nur zu einem geringen Teil gebildet.
Arbeitsauftr�ge:
1.	Fasse die Versuchsbedingungen und -ergebnisse tabellarisch so zusammen, dass die wesentlichen Faktoren und Beobachtungen sofort deutlich werden.
2.	Erkl�re die Beobachtungen unter Zuhilfenahme der Vorstellungen �ber den Reaktionsmechanismus der elektrophilen Addition.
3.	Erkl�re die Bedeutung und Rolle des L�sungsmittels.
4.	Warum kann PER als L�sungsmittel eingesetzt werden?
5.	Was versteht man unter dem Induktiven Effekt?
6.	Erkl�re die Beobachtungen aus Versuch 5. Hinweise: �bergangszust�nde, relative Stabilit�t von Carbenium-Ionen, Induktiver Effekt,
Quelle: Die Versuche sind dem Buch "Chemie SII Stoff - Formel - Umwelt" von M. Tausch/ M.v.Wachtendonk, C.C. Buchner, entnommen.

L�sungen:

1. Tabellarische Zusammenfassung:

V-Nr.	Versuchsbedingungen	Versuchsergebnisse
1.	Ethen + Bromwasser, Br_2(aq)	- schnelle Entf�rbung - saure Reaktion - Bildung von AgBr(s)
2.	Ethen + Br_2(PER)	keine Entf�rbung: keine Reaktion
3.	Br_2(aq) in a) Hexen b) Cyclohexen c) PER	langsamere Reaktion in a) und b) als V1, saure Reaktion, AgBr-Bildung in c) keine Reaktion
4.	Br_2(PER) in a) Hexen b) Cyclohexen	langsame Entf�rbung keine saure Reaktion
5.	a) Propen + HBr b) 2-Methyl-propen + HBr	–> 2-Brom-propan, wenig 1-Brom-propan –> 2-Brom-2-methyl-propan, wenig 1-Brom-2-methyl-propan

2. Elektrophile Addition von Halogenen

1. Schritt: In einem Brom-Molek�l, das sich der C=C-Doppelbindung des Alkens n�hert, findet eine Polarisierung statt, d.h. das Bindungselektronenpaar verschiebt sich in der Weise, wie es in der Abb. mit Hilfe der Partialladungen angedeutet ist: Br^*+- Br^*-. Es kommt zur Ausbildung einer Wechselwirkung zwischen dem Elektronenpaar aus der Doppelbindung und dem positivierten Br-Atom im Brom-Molek�l (sog. Tradukt, von (lat). tra(ns)ducere, hin�berf�hren). Das Tradukt kann entweder in die Ausgangsstoffe zerfallen (R�ckreaktion) oder �ber eine Weiterreaktion in ein Bromid-Anion und ein cyclisches Bromonium-Ion (Interdukt, interducere (lat).: dazwischenf�hren) �bergehen. Darin �berbr�ckt das Brom-Atom die urspr�ngliche Doppelbindung und bildet mit den beiden C-Atomen einen dreigliedrigen Ring (cyclischer �bergangszustand, in dem die positive Ladung �ber drei Atome „verschmiert" ist).

2. Schritt: Das abgespaltene Brom-Anion greift eines der beiden C-Atom des Bromonium-Ions von der R�ckseite aus an, die ja beide eine positive Partialladung tragen und bildet damit eine Elektronenpaarbindung aus. Gleichzeitig wird damit der cyclische Zustand aufgehoben und das darin schon vorhandene Brom-Atom wird an das andere C-Atom kovalent gebunden.

Erkl�rung der Beobachtungen:
Da die Bromaddition �ber ionische Zwischenstufen verl�uft, ist die Reaktionsgeschwindigkeit in dem L�sungsmittel gr��er, das ionische Zwischenstufen beg�nstigt, also in einem polaren LM wie Wasser. Hier treten die LM-Molek�le mit den Ionen in elektrostatische Wechselwirkung und stabilisieren deren Ladungen. Da bei der Reaktion ein cyclisches Bromonium-Ion auftritt, kann dieses auch durch andere nucleophile Teilchen als das Brom-Anion angegriffen werden, z.B. durch das LM-Molek�l Wasser selbst. In diesem Fall bildet sich �ber ein Hydronium-Ion ein Bromalkohol und hydratisierte Protonen sowie Brom-Anionen. Das erkl�rt die saure Reaktion und die Bildung des AgBr-Niederschlags mit AgNO_3(aq)(Konkurrenzreaktion zur Brom-Addition)

3. Rolle und Bedeutung des LM:

Das LM unterst�tzt oder behindert die Polarisierung des Agens durch die C=C-Doppelbindung und unterst�tzt oder behindert die Ausbildung der ionischen Zwischenstufen Bromonium-Ion und Brom-Anion. Ein polares LM wie Wasser mit positiven und negativen Partialladungen unterst�tzt die Reaktion, ein unpolares, weil symmetrisch aufgebautes LM wie PER unterst�tzt die Polarisierung nicht. Deswegen ist PER trotz seiner Doppelbindung nicht f�hig zur Elektrophilen Addition (Versuch 3) und behindert in seiner Funktion als LM die Addition von Brom (Versuch 4).

Versuch 4: Die langsame Entf�rbung von in PER gel�stem Brom_(PER) durch Hexen bzw. Cyclohexen liegt einerseits an der fehlenden Polarisierung des Broms durch das PER und andererseits an der „D�mpfung" der Elektronendichte der C=C-Doppelbindung durch die der C=C-Doppelbindung benachbarten Alkylgruppen des Hexens und des Cyclohexens. Da kein Wasser im Spiel ist, kann auch kein Hydronium-Ion entstehen.

4. Induktiver Effekt:

Die �bertragung einer Bindungspolarisierung auch auf benachbarte Bindungen nennt man den Induktiven Effekt. Substituenten, die durch ihre hohe Elektronegativit�t einen Elektronensog ausl�sen, durch den sie selbst eine negative Partialladung erhalten, �ben einen -I-Effekt aus. Demgegen�ber besitzen Substituenten, die Elektronen schiebend auf die benachbarten Bindungen wirken und damit die positive Partialladung erniedrigen, einen +I-Effekt aus. Der +I-Effekt steigt in der Reihenfolge

C←CH₃ < C ←CH₂-CH₃< C←C(CH₃)₂ < C←C(CH₃)₃ ← stellt sowohl die Bindung als
auch die Richtung des I-Effektes dar.

Versuch 5: In diesem Fall bildet sich ein nicht-cyclisches Carbokation, in dem die schwach polare H-Br-Bindung durch die Doppelbindung direkt gespalten wird, sich dieses

Carbokation =Carbeniumion ausbildet und im n�chsten Schritt das Anion addiert wird. Das H⁺-Ion lagert sich nun an dasjenige C-Atom an, das schon mehr H-Atome tr�gt, so dass m�glichst viele Methyl-gruppen entstehen,die das Carbenium-Ion stabilisieren. Regel von Markownikow: (mit w oder ff geschrieben): „Denn der hat, dem wird gegeben werden".

�bersetzt: dasjenige C-Atom, das schon die meisten H-Atome gebunden hat, bekommt noch mehr, weil dann mehr Alkylgruppen entstehen.

Im Falle von 2-Methyl-propen entsteht ein 2-Methyl-propen-Carbenium-Ion, das mit drei Methylgruppen die positive Ladung am zentralen C-Atom stabilisiert, w�rde das H-Ion an das mittlere C-Atom gehen, w�rden nur 2 Methyl- bzw. eine Isopropylgruppe das Carbenium-Ion stabilisieren.

Siehe dazu auch Zum Halogenalkan �ber Alkene im pdf-Format und Zum Halogenalkan �berAlkene im WordPerfect-Format.

update am: 02.02.2021 zur�ck zur Hauptseite

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