Reaktionstypen

Substitution ist eine Reaktion, bei der ein Atom oder eine Gruppe von Atomen in einem Molekül durch eine andere Gruppe ausgetauscht wird. Dies kann entweder durch nucleophile oder elektrophile Angriffe erfolgen

Reaktion von Ethan mit Bromwasserstoff zu Ethylbromid und Wasser:

CH3CH2 + HBr → CH3CH2Br + H2O

Hier greift das Bromion (Br-) nucleophil am Kohlenstoffatom des Ethans an, wodurch Ethylbromid gebildet wird

Reaktion von Benzol mit Brom zu Brombenzol:

C6H6 + Br2 → C6H5Br + HBr

Hier greift das Elektrophil (das Brommolekül) am Kohlenstoffatom des Benzols an, wodurch Brombenzol gebildet wird.

Addition ist eine Reaktion, bei der zwei Moleküle zu einem einzigen Molekül addiert werden

Addition von Wasser an Alkene, um Alkohole zu bilden. Zum Beispiel:

CH2=CH2 + H2O → CH3CH2OH

Hier wird das Wasser an das Kohlenstoffatom des Alkens addiert, um ein Alkohol zu bilden.

Eliminierung: Eliminierung ist eine Reaktion, bei der ein Molekül durch den Verlust eines Atoms oder einer Gruppe von Atomen aus einem anderen Molekül entfernt wird

Eliminierung von Wasser aus Alkoholen, um Alkene zu bilden. Zum Beispiel:

CH3CH2OH → CH2=CH2 + H2O

Hier wird Wasser aus dem Ethanolmolekül entfernt, um ein Ethenmolekül zu bilden.

Umlagerung ist eine Reaktion, bei der die Atome oder Gruppen von Atomen innerhalb eines Moleküls umgelagert werden, um ein neues Molekül zu bilden. Ein Beispiel ist die Umlagerung von Allylalkoholen, um Aldehyde oder Ketone zu bilden. Zum Beispiel:

CH2=CHCH2OH → CH2=CHCHO

Hier wird die OH-Gruppe des Allylalkohols auf das Kohlenstoffatom neben dem Alkohol verschoben, um ein Allylaldehyd zu bilden.

Die Bestimmung der Oxidationsstufen bei Redoxreaktionen erfolgt anhand der Elektronenübertragung, die zwischen den beteiligten Atomen stattfindet. Dazu gibt es einige Regeln:

1. Die Oxidationsstufe von Elementen in ihrer elementaren Form ist 0.

2. Bei einfachen Ionen entspricht die Oxidationsstufe der Ladung des Ions.

3. Die Summe der Oxidationsstufen aller Atome in einem Molekül oder Ion muss gleich der Gesamtladung des Moleküls oder Ions sein.

4. Bei Verbindungen zwischen verschiedenen Elementen wird die Oxidationsstufe des elektronegativeren Elements negativ und die des elektronegativeren Elements positiv angenommen.

5. Sauerstoff hat in der Regel eine Oxidationsstufe von -2, außer in Peroxiden, wo es eine Oxidationsstufe von -1 hat, und in Verbindungen mit Fluor, wo es eine positive Oxidationsstufe hat.

6. Wasserstoff hat in der Regel eine Oxidationsstufe von +1, außer in Metallhydriden, wo es eine Oxidationsstufe von -1 hat.

7. Die Summe der Oxidationsstufen aller Atome in einer Verbindung muss null betragen.

Cu + H2SO4 -> CuSO4 + H2O + SO2

Die Oxidationsstufe von Kupfer wird als x angenommen. Schwefel hat in Schwefelsäure eine Oxidationsstufe von +6, Sauerstoff hat eine Oxidationsstufe von -2 und Wasserstoff eine Oxidationsstufe von +1. Daraus ergibt sich die Gleichung:

x + (2 * (-2)) + 6 = 0

x - 4 + 6 = 0

x = +2

Das bedeutet, dass Kupfer von +2 auf +0 oxidiert wird, während Schwefel von +6 auf +4 reduziert wird. Daher handelt es sich bei dieser Reaktion um eine Redoxreaktion.

Ein Oxidationsmittel ist eine chemische Substanz, die in einer chemischen Reaktion Elektronen von einer anderen Substanz aufnimmt. Es selbst wird dabei reduziert.

Ein Reduktionsmittel ist eine chemische Substanz, die in einer chemischen Reaktion Elektronen an eine andere Substanz abgibt. Es selbst wird dabei oxidiert.

Die beiden Begriffe hängen zusammen und sind oft in einer Redoxreaktion zu finden. Dabei wird eine Substanz oxidiert und eine andere gleichzeitig reduziert. Das Oxidationsmittel oxidiert die andere Substanz, indem es Elektronen aufnimmt, während das Reduktionsmittel die andere Substanz reduziert, indem es Elektronen abgibt.