Hallihallo!
Ich sitze hier gerade über meinen Hausaufgaben und komme damit nicht so wirklich zurecht. Vielleicht könnt ihr mir da etwas weiterhelfen.
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Es geht um die Fluorierung von Methan. Angegeben sind jeweils molare Standard-Bindungsenthalpien in kJ/mol für C-H (413), F-F (159), C-F (489) und H-F (567). Gesucht sind molare Standard-Reaktionsenthalpien für die Startreaktion, den 1. und den 2. Teilschritt der Kettenreaktion. Folgendermaßen habe ich es mir gedacht:
Startreaktion (Spaltung des Fluormoleküls in 2 Fluor-Radikale): Reaktionsenthalpie = 159 -
Teilschritt d. Kettenrkt. (Methan + Fluorradikal --> Methylradikal + HF): Reaktionsenthalpie = 413 – 567 = -154
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Teilschritt d. Kettenrkt. (Methylradikal + Fluormolekül --> Fluormethan + Fluorradikal): Reaktionsenthalpie = 159 – 489 = -330
So, und nun soll man die „molaren Standard-Reaktionsenthalpien der drei Teilschritte in das Enthalpiediagramm“ eintragen. Es gibt also ein Stückchen Millimeterpapier und wenn ich jetzt nur anhand dieser Werte dort ein Diagramm zeichnen würde, würde ich energetisch gesehen unter dem Energieniveau landen, wo ich gestartet habe. Aber eigentlich kann das ja gar nicht sein, weil die Energie der Endprodukte doch zwischen dem Ausgangspunkt und dem Energieniveau der Fluorradikale liegen müsste und nicht unter dem Ausgangspunkt. Dazu gibt es im dazugehörigen Lehrbuch natürlich auch eine tolle, aber für mich total unübersichtliche Skizze eines ähnlichen Diagramms (Bromierung von Methan). Dort scheint die Energiekurve noch etwas anzusteigen, wenn Übergangszustände gebildet werden, also Br…H…CH3 und CH3…Br…Br. Welche Differenzen bezeichnen dann aber letztendlich die von mir ermittelten Reaktionsenthalpien? Sind es die Differenzen zwischen dem Energieniveau vom Übergangszustand und dem des Endprodukts des Teilschritts oder ist es doch eher die Differenz zwischen dem Energieniveau der Ausgangsstoffe und dem der Endprodukte der jeweiligen Teilschritte? D.h., ist z.B. die Reaktionsenthalpie von -154 die zwischen dem Energiegehalt von Methan/Fluorradikal und Methylradikal/Fluorwasserstoff oder die zwischen F…H…CH3 und Methylradikal/Fluorwasserstoff? -
Nun wird allein die Startreaktion der radikalischen Substitution betrachtet. Es gibt erst einmal drei Enthalpiediagramme für die Spaltung des Halogenmoleküls in Radikale. Man soll die Diagramme den jeweiligen Reaktionsbedingungen (Erhöhung der Temperatur, Einstrahlung von Licht oder Einsatz eines Katalysators) zuordnen. Und schon hier komme ich überhaupt nicht weiter. Kurve A verläuft ungefähr wie eine nach rechts verschobene Parabel, nur dass sie deutlich über dem Ausgangsenergieniveau aufhört. Kurve B verläuft ähnlich, nur flacher und ihr Maximumpunkt ist und etwas weiter rechts als der von Kurve B. Kurve C steigt erst mal fast wie eine gerade und noch flacher als B. Dort, wo B das Extremum hat, fängt die Kurve an, plötzlich nach oben zu schnellen. Ab diesem Punkt sieht sie aus wie eine Miniaturparabel, schneidet die beiden anderen Kurven und hat ihr Maximum auf dem Niveau von A, nur nach rechts verschoben. Alle drei Kurven enden auf demselben Energieniveau zu demselben Zeitpunkt.
Nun stelle ich hier die wildesten Vermutungen an, welche Kurve was sein könnte, habe aber keinen richtigen Ansatz. Und von der Lösung dieser Teilaufgabe hängen dann aber weitere Aufgaben ab. Ich tendiere dazu, zu sagen, Kurve C sei die mit dem Katalysator, doch begründen kann ich das leider nicht.
Nun ja, ich hoffe, man kann in meinen etwas wirren Aufzeichnungen hier noch durchsehen und hoffe, dass ihr mir einen Tipp dazu geben könnt.
Gruß,
Anja