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Homolyse und Heterolyse

Chlorwasserstoff zerfällt im Wasser in Ionen, im Sonnenlicht aber in Atome — dieselbe Bindung, zwei ganz verschiedene Brüche.

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Ein Elektronenpaar, zwei Wege

In 5.2.2 zerfiel Cl₂ im Licht in zwei Chlor-Atome: Das bindende Elektronenpaar wurde gerecht geteilt. Das ist nur einer von zwei Wegen, eine Elektronenpaarbindung zu spalten.

  • Homolyse:Jeder Partner erhält ein Bindungselektron — es entstehen zwei Radikale (Teilchen mit ungepaartem Elektron).
  • Heterolyse:Ein Partner erhält beide Bindungselektronen — es entstehen ein Kation und ein Anion.
  • Wer bekommt das Paar?bei der Heterolyse der elektronegativere Partner.
  • Pfeile:halber Pfeil (Fischhaken) = Weg eines Elektrons; ganzer gebogener Pfeil = Weg eines Elektronenpaars. Er beginnt immer an der Bindung.
Merke

Zwei Arten der Bindungsspaltung:
Homolyse \(\mathrm{A{-}B} \rightarrow \mathrm{A}\cdot + \cdot\mathrm{B}\)
Heterolyse \(\mathrm{A{-}B} \rightarrow \mathrm{A}^{+} + \mathrm{B}^{-}\) (B elektronegativer)

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Was die Spaltung steuert

Lies Bindung und Bedingung und tippe deine Vorhersage an: gerechte Teilung oder Elektronenpaar zu einem Partner? Dann „Spalten ▶“ — die Elektronen zeigen, wer recht hat. „Nächste Bindung“ führt durch sieben Fälle.

Wohin geht das Elektronenpaar?

Halte fest: Nicht die Polarität allein entscheidet. Erst ein polares Lösungsmittel macht die Heterolyse günstig; in der Gasphase, im Licht oder bei Hitze wird auch eine polare Bindung homolytisch gespalten.

  • Polarität:großes ΔEN macht die Heterolyse möglich; unpolare Bindungen (Cl–Cl, C–C, O–O) spalten homolytisch.
  • Lösungsmittel:polare Lösungsmittel wie Wasser stabilisieren Ionen durch Hydratation — erst dadurch wird die Heterolyse günstig.
  • Gasphase, Licht, Hitze:kein Lösungsmittel stabilisiert Ionen — es entstehen Radikale.
  • Bindungsenthalpie:Energie für die homolytische Spaltung in der Gasphase, z. B. 242 kJ/mol für Cl–Cl.

Herleitung:

\(\Delta H_{\text{het}} = D + E_{\text{i}} - E_{\text{ea}}\)
Kreisprozess
Homolyse von H–Cl (D), dann Elektron vom H-Atom (Ionisierung) zum Cl-Atom (Elektronenaufnahme)
\(\Delta H_{\text{het}} = (431 + 1312 - 349)\,\tfrac{\text{kJ}}{\text{mol}}\)
einsetzen
Tabellenwerte (Gasphase)
\(\Delta H_{\text{het}} \approx 1394\,\tfrac{\text{kJ}}{\text{mol}}\)
Ergebnis
In der Gasphase ist die Heterolyse dreimal so teuer — in Wasser gleicht die Hydratation das aus.
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Allgemeine Hinweise

Radikal ist kein Ion

Ein Chlor-Atom Cl· hat sieben Valenzelektronen und ist ungeladen. Das Chlorid-Ion Cl⁻ hat acht — vier Elektronenpaare, kein ungepaartes Elektron.

Pfeile starten an der Bindung

Elektronenpfeile zeigen, wohin Elektronen wandern: Sie beginnen am bindenden Elektronenpaar und enden am Atom, nie umgekehrt. Halbe und ganze Pfeilspitzen nicht verwechseln.

Erst die Bedingung lesen

Licht, Hitze, Gasphase oder unpolares Lösungsmittel → Homolyse. Polare Bindung in Wasser oder anderem polaren Lösungsmittel → Heterolyse.

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