Vom Radikal zur Kette
- Anknüpfung:wie bei der radikalischen Substitution (5.2.2) eine Kettenreaktion mit Radikalen — hier wird aber an C=C addiert.
- Initiator:ein Peroxid mit schwacher O–O-Bindung zerfällt beim Erwärmen homolytisch: \(\ce{R-O-O-R}\) \(\ce{-> 2 R-O^{\bullet}}\), kurz \(\ce{2 R^{\bullet}}\).
- Kettenstart:\(\ce{R^{\bullet} + CH2=CH2}\) \(\ce{-> R-CH2-CH2^{\bullet}}\) — ein Elektron der π-Bindung bildet mit dem Radikal eine neue σ-Bindung.
- Kettenwachstum:\(\ce{R-(CH2)2^{\bullet} + CH2=CH2}\) \(\ce{-> R-(CH2)4^{\bullet}}\) — tausendfach wiederholt.
- Kettenabbruch:zwei Radikal-Enden treffen sich: Rekombination (Bindung zwischen den Enden) oder Disproportionierung (H-Übertragung, ein Ende erhält eine C=C-Bindung).
Wähle die Zahl der Initiatormoleküle und lass die Polymerisation Schritt für Schritt oder am Stück laufen. Beobachte, wie viele Ketten entstehen und wie lang sie werden.
Halte fest: Jeder Initiator liefert zwei Radikale und damit zwei Kettenanfänge. Mehr Initiator bedeutet mehr, aber kürzere Ketten — denn die vielen Radikal-Enden treffen früher aufeinander.
Monomere und Kettenlänge
Polymerisation von Ethen: \(n\,\ce{CH2=CH2 -> -[CH2-CH2]_{n}-}\)
- Monomere:Ethen-Derivate \(\ce{CH2=CHX}\) — Propen (X = CH₃), Vinylchlorid (X = Cl), Styrol (X = C₆H₅).
- Wiederholeinheit:die Doppelbindung wird zur Einfachbindung, X sitzt an jedem zweiten C-Atom: \(\ce{-[CH2-CHX]_{n}-}\).
- Energie:stark exotherm — eine π-Bindung wird in eine σ-Bindung umgewandelt; die Wärme muss abgeführt werden.
- Kettenlänge:hängt vom Verhältnis Wachstum : Abbruch ab — viele Radikale gleichzeitig verkürzen die Ketten.
- Endgruppen:die Ketten tragen an ihren Enden Initiatorreste R.
Allgemeine Hinweise
Initiator ist kein Katalysator
Der Starter wird verbraucht: Seine Reste R sitzen am Ende als Endgruppen in den Ketten. Deshalb heißt er Initiator, nicht Katalysator.
Wiederholeinheit sauber zeichnen
Im Polymer gibt es keine C=C-Bindung mehr. Jede Wiederholeinheit hat zwei C-Atome mit Einfachbindungen; der Substituent X hängt nur an jedem zweiten C-Atom.
Mechanismus in drei Zeilen
Start, Wachstum, Abbruch getrennt aufschreiben, Radikale immer mit Punkt markieren und Einelektronen-Pfeile (Halbpfeile) verwenden — wie bei der radikalischen Substitution.