Chemie begreifen, Schulbuch

Für besonders Interessierte Überlegungen Das Wichtigste T2 226 Der Aufbau des Grundgerüstes eines organischen Moleküls und die Anordnung reaktiver Stellen lassen sich auf schnelle Weise durch spektroskopische Methoden aufklären. Organische Moleküle sind in der Lage, Energiequanten aus dem Infrarot- und Radiowellen- bereich zu »schlucken«. Eine passende Infrarot-Strahlung regt eine einzelne Bindung zu Schwingungen an. Energiequanten von Radiowellen bewirken, dass Wasserstoffatomkerne unter Einwirkung starker Magnetfelder zwischen zwei Orientierungsmöglichkeiten ständig wechseln. Aufgrund ihrer Eigendrehung (Kernspin) verhalten sich Wasserstoffatomkerne wie kleine Stabmagneten, die sich in Feldrichtung oder gegen sie ausrichten können. In einem Infrarot- oder Kernspinresonanz-Spektrum ist genau aufgezeichnet, welche Energiequanten ein Molekül aufnehmen kann. Daraus lässt sich ablesen, welche Atome wie stark aneinander gebunden sind und in welcher chemischen Umgebung sich ein Wasserstoffatom befindet. Die gezielte Anregung von schwingungsfähigen Bindungen wird technisch beim Mikrowellenherd ausgenützt. Die Energieaufnahme der Wasserstoffatomkerne aufgrund des Kernspins wird in der Medizin bei der Magnetresonanz-Tomografie (MRT) verwendet, um innere Organe genau und risikolos abzubilden. Ethan H H O H H H H C C Ethanol H H H H H H Si Si Disilan H C H H C H Ethen Die Grundlage der organischen Chemie ist das einzigartige Zusammentreffen der Eigenschaften a–c beim Kohlenstoffatom, das deshalb weitgehend vor Reaktionen geschützt ist. Kohlenstoff- und Wasserstoff- atome lassen sich deshalb in unbegrenz- ter Vielfalt zu stabilen Ringen, Ketten und dreidimensionalen Gerüsten kombinieren und bilden das Grundgerüst in einem organischen Molekül. Reaktive Stellen entstehen in organischen Molekülen durch andere Atome (zB O, N, S, P) oder durch flache Molekülteile mit unge- schützten Mehrfachbindungen (zB C = C). 3 Eigenschaften schützen ein Atom vor chemischen Reaktionen: a) Das Atom besitzt 4 Außenelektronen und kein freies Elektronenpaar. Daher kann es völlig symmetrisch 4 weitere Atome an sich binden, die abschirmend wirken. b) Das Atom verfügt über eine mittlere Elektro- negativität. Deshalb treten zu Nachbaratomen nie größere EN-Unterschiede auf und es entstehen keine sehr großen Teilladungen. c) Der Atomradius ist klein, sodass die Elektronenwolke zwischen diesen Atomen kompakt ist und zu einer festen Bindung führt. C H nicht zB bei nicht zB bei nicht zB bei Welches der abgebildeten Moleküle ist als reaktionsträge und welches als reaktionsfähig einzustufen? Welche Gründe gibt es dafür? IR-Spektrum der Essigsäure (CH 3 COOH) Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv