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Während der Polymerisation von Ethen verbinden sich Tausende von Ethenmolekülen zu Poly (ethen) – üblicherweise genannt Polyethylen. Die Reaktion wird bei hohen Drücken in Gegenwart einer Spur von Sauerstoff als Initiator durchgeführt.
Ketteninitiierung
Der Sauerstoff reagiert mit einem Teil des Ethans unter Bildung eines organischen Peroxids. Organische Peroxide sind sehr reaktive Moleküle, die Sauerstoff-Sauerstoff-Einfachbindungen enthalten, die ziemlich schwach sind und leicht unter Bildung freier Radikale brechen. Sie können den Prozess verkürzen, indem Sie andere organische Peroxide direkt zum Ethan geben, anstatt Sauerstoff zu verwenden, wenn Sie möchten. Die Art der freien Radikale, die die Reaktion auslösen, hängt von ihrer Quelle ab. Der Einfachheit halber geben wir ihnen eine allgemeine Formel: Ra ∙
Kettenausbreitung
In einem Ethenmolekül CH2 = CH2, die beiden Elektronenpaare, aus denen die Doppelbindung besteht, sind nicht gleich. Ein Paar wird in einer als Sigma-Bindung bezeichneten Bindung sicher auf der Linie zwischen den beiden Kohlenstoffkernen gehalten. Das andere Paar wird lockerer in einer Bindung gehalten Orbital über und unter der Ebene des Moleküls, bekannt als ππ-Bindung.
Stellen Sie sich vor, was passiert, wenn sich ein freies Radikal dem nähert ππ-Bindung in Ethen.
Die Sigma-Bindung zwischen den Kohlenstoffatomen wird durch nichts davon beeinflusst. Das freie Radikal Ra verwendet eines der Elektronen in der ππ-Bindung, um eine neue Bindung zwischen sich und dem linken Kohlenstoffatom zu bilden. Das andere Elektron kehrt zum rechten Kohlenstoff zurück. Sie können dies mit der Notation „Curly Arrow“ anzeigen, wenn Sie möchten:
Dies ist aufgrund der neuen Bindung energetisch sinnvoll zwischen dem Radikal und dem Kohlenstoff ist stärker als die gebrochene ππ-Bindung. Sie würden mehr Energie herausholen, wenn die neue Bindung hergestellt wird, die verwendet wurde, um die alte zu brechen. Je mehr Energie abgegeben wird, desto stabiler wird das System. Was wir jetzt haben, ist ein größeres freies Radikal – verlängert durch CH2CH2. Dieses kann auf die gleiche Weise mit einem anderen Ethenmolekül reagieren:
Jetzt ist das Radikal also noch größer. Das kann mit einem anderen Ethen reagieren – und so weiter und so fort. Die Polymerkette wird immer länger.
Schritt 3: Kettenabbruch
Die Kette wächst jedoch nicht auf unbestimmte Zeit. Früher oder später kollidieren zwei freie Radikale miteinander.
Das stoppt sofort das Wachstum von zwei Ketten und erzeugt eines der letzten Moleküle im Poly (ethen). Es ist wichtig zu erkennen, dass das Poly (ethen) geht
Weitere Informationen finden Sie auch im folgenden Video.
Antwort
nCH2 = CH2 –––> ( -CH2-CH2-) nn