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Reihe „Alles Plastik? – Kleidung aus Kunststoffen“
Lernstraße zum Mechanismus der nucleophilen Substitution
Hinweise für die Lehrkraft
Mit dem vorliegenden Material können sich Ihre Schülerinnen und Schüler den Reaktionsmechanismus
der nucleophilen Substitution selbstständig erarbeiten.
An Material wird benötigt:
- Die Schülerarbeitsmaterialien in Kopie
- Molekülbaukästen (Kugel-Stab-Modelle) sowie
- Knete und Zahnstocher für die Modellstation
- die Materialien und Chemikalien von Versuch 1, der aus Sicherheitsgründen als Lehrerdemonstrationsversuch
durchgeführt wird, bei experimentell erfahrenen Schülergruppen ist
eine Durchführung als Schülerversuch ebenfalls denkbar, dann sollte auf die Gefahr von
Siedeverzügen beim Einsatz des tertiären Halogenalkans nachdrücklich hingewiesen werden.
- die Materialien und Chemikalien für Versuch 2, der als Schülerversuch problemloser durchgeführt
werden kann, da hier nicht erhitzt werden muss.
Bei den Versuchen kann auch auf die Verwendung der dritten Chemikalie verzichtet werden, entscheidend
ist, dass ein sekundäres und ein tertiäres Halogenalkan eingesetzt wird. Die drei vorgeschlagenen
Halogenalkane sind für Schülerversuche der SI zugelassen, das in vielen Schulen vorrätige
2-Brompropan ist weniger geeignet und nur im Lehrerversuch erlaubt (R 60: Kann die Fortpflanzungsfähigkeit
beeinträchtigen).

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Lernstraße zum Mechanismus der nucleophilen Substitution
Einführung
Mit diesem Material erarbeiten Sie sich den Mechanismus der nucleophilen Substitution. Für die Erarbeitung
des ersten Theorieteils haben Sie 2 (3) Schulstunden Zeit. Dann sind Sie vorbereitet, einen Demonstrationsversuch
zu sehen und angemessen auszuwerten.
Zur Auswertung aller bisheriger Teile finden Sie am Lehrerpult Lösungshilfen und/oder komplette Lösungen
zur Überprüfung.
Der letzte Teil der Lernstraße besteht aus Arbeitsaufträgen, Arbeitsmaterial und einem weiteren Versuch. Sie
können nach Durcharbeiten des Materials die Ergebnisse des Versuchs begründet vorhersagen und den Versuch
dann zur Bestätigung ihrer Vorhersagen als Überprüfungsexperiment durchführen.
Theorie 1: Die nucleophile Substitution
EN: Elektronegativität
Sind zwei Atome über eine Elektronenpaarbindung miteinander verknüpft, so kann es sein, dass ein Atom
das bindende Elektronenpaar stärker anzieht als das andere. Diese Fähigkeit, bindende Elektronenpaare in
einer Bindung anzuziehen, heißt Elektronegativität (Abkürzung: EN). Je höher der EN-Wert eines Elementes
ist, desto stärker kann ein Atom dieses Elementes bindende Elektronenpaare anziehen.
Arbeitsauftrag
Suchen Sie in einem Periodensystem die EN-Werte für Chlor, Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff heraus.
Partielle Ladung
Im Gegensatz zu Ionen, die echte Ladungen tragen, können innerhalb von Molekülen partielle Ladungen
auftreten (Teilladungen). Sie können entstehen, wenn die Elektronen des bindenden Elektronenpaares mehr
zu einem Atom hingezogen werden. Das Atom, zu dem die Elektronen mehr hingezogen werden, ist dann
partiell negativ geladen (über das betreffende Atom wird das Symbol δ - geschrieben), das Atom, von dem
die Elektronen abgezogen wurden, ist partiell positiv geladen (Symbol: δ + ).
Arbeitsauftrag
Zeichnen Sie in der Lewis-Schreibweise ein Chlorethan-Molekül und zeichnen Sie dort die entsprechenden
Partialladungen ein.
Nucleophilie
Von nucleus (lat.) – Kern; und philein (gr.) - lieben. Da sich im Kern die Protonen befinden, ist dieser positiv
geladen.
Teilchen, die entweder negativ geladen sind oder ein freies Elektronenpaar tragen, werden von positiven –
oder von partiell positiven Atomen – in einem Molekül angezogen. Sie sind nucleophil.
Substitution
Von substituere (lat.) - ersetzen. Wird in einem Molekül ein Atom oder eine Atomgruppe durch ein anderes
Atom oder Atomgruppe ersetzt, so nennt man dies eine Substitution.
Arbeitsauftrag
Formulieren Sie die Substitution des Chlor-Atoms im Chlorethan-Molekül durch
a) ein Bromatom
b) durch eine Hydroxy-Gruppe.
Zeichnen Sie die Lewisformeln aller Moleküle und benennen Sie diese.

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Theorie 2: Reaktionsmechanismus
Ein Reaktionsmechanismus beschreibt, was während einer chemischen Reaktion geschieht
und wie die einzelnen Reaktionspartner miteinander reagieren.
Arbeitsauftrag
Vervollständigen Sie folgenden Text!
Reaktionsmechanismus der Substitution
Im Chlorethan trägt das Kohlenstoffatom, an dem das Chloratom gebunden ist, eine
______________. Ursache hierfür ist die ________________-Differenz. Das ___________ geladene
Hydroxid -Ion wird von dem _______________ positivierten ______________ -Atom angezogen.
Es wird eine neue Elektronenpaarbindung zwischen ____________ und __________ gebildet.
Die Elektronenpaarbindung zwischen ___________ und ___________ wird dabei gelöst. Es entsteht
ein neues Ion, ein __________-Ion.
Erhitzt man eine Mischung aus Chlorethan und Kalilauge, so findet eine Substitution statt. Es entsteht
________________ . Mit Silbernitrat kann man in der Lösung __________ -Ionen nachweisen.
Beim Chlorethan wurde ein _____________- Atom durch eine _____________-Gruppe
________________.
Reaktionsgleichung der Reaktion von Chlorethan in Kalilauge:
(Bitte aufstellen!)
Merksatz
Diesen Reaktionsmechanismus nennt man „nucleophile Substitution“, da die hier stattfindende
Substitution durch ein nucleophiles Teilchen ausgelöst wird.
Arbeitsauftrag
1. Nennen Sie das bei der hier beschriebenen Reaktion beteiligte nucleophile Teilchen.
2. Erklären Sie den Mechanismus der nucleophilen Substitution Ihrem Nachbarn möglichst genau in eigenen
Worten.

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Übung 1: Modelle
Mit Hilfe des Kugelstabmodells und der Knete soll die Reaktion von Chlormethan zu Methanol möglichst genau
modellhaft dargestellt werden.
Materialien
- Kugelstabmodell
- Knete und Zahnstocher
Arbeitsauftrag
1. Bauen Sie mit Hilfe des Kugelstabmodells ein Modell für das Chlormethan-Molekül und
überlegen Sie sich genau, wie die Substitution in allen Einzelheiten und Zwischenschritten stattfinden
könnte. Schreiben Sie ihre Überlegungen genau auf.
2. Bauen Sie mit Hilfe von Knete und Zahnstochern ein Modell für das Chlormethan-Molekül und überlegen
Sie sich genau, wie die Substitution in allen Einzelheiten stattfinden könnte. Beim Knetmodell
können die Bindungen flexibler am Zentralatom angesetzt und auch noch verändert werden. Welche
weiteren Möglichkeiten ergeben sich dadurch für den Reaktionsverlauf?
Notieren Sie sich ihre Überlegungen genau.

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Übung 2: verschiedene Nucleophile
Arbeitsauftrag
Ergänzen Sie die Tabelle!
In der Tabelle sind verschiedene Nucleophile aufgeführt. Alle Nucleophile können mit Halogenalkanen nach
folgendem Schema reagieren:
Y - + R-X ® R-Y + X - .
Y - Nucleophil R-Y Produkt
OH -
R´O -
Alkoholat-Ion
R´OO -
Ester
R-SH
Thiol
NH 2
-
Amid-Ion
Nitrit-Ion
Nitroalkan
R-CN
Nitril
Acetylid-Ion
Alkin
Arbeitsauftrag
Aus welchen Ausgangsprodukten können die Produkte a) bis d) jeweils hergestellt werden.?
Formulieren Sie die entsprechenden Reaktionsgleichungen!
a) 1-Nitropropan
b) 2-Nitropropan
c) Propylbutylether
d) Butansäureethylester

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Lehrerversuch: Alkohole aus Halogenalkanen
Versuchsanleitung
Geräte
RG mit passendem durchbohrtem Stopfen und Glasrohr 10-20 cm (ersatzweise wenn
vorhanden aus HMT-Kasten HMT-Rückflussapparatur aufbauen)
Siedesteinchen
Becherglas (als Wasserbad)
Dreibein, Brenner, ggf. Stativmaterial (zum Klammern der Rückflussapparatur)
Indikatorpapier
Chemikalien 2-Brombutan (Versuch A) R: 10 – 52/53 S: 24
2-Brom-2-methylpropan (B) F R: 11 S: -
2-Chlor-2-methylpropan (C ) F R: 11 S: 9-16-29
Kaliumhydroxid in Ethanol
(c=2 mol·L -1 )
C
F
R: 22-35
R: 11
S: 1/2-26-36/37/39-45
S: 2-7-16
Silbernitrat-Lösung Xi R: 34-50/53 S: 1/2-26-45-60-61
Salpetersäure
(c = 2 mol·L -1 )
C R: 35 S: 23-26-36/37/39
Durchführung
1. Man versetzt in dem RG 1 mL eines der Halogenalkane mit 6 mL der ethanolischen
Kaliumhyroxidlösung.
2. Es werdend zwei Siedesteinchen hinzu gegeben und das RG mit dem durchbohrten
Stopfen mit dem eingesetzten Glasrohr verschlossen.
3. Das Reaktionsgemisch wird im Wasserbad (ca. 70°C) ca. 8 Minuten zum
schwachen Sieden erhitzt, dann wird das Gemisch unter fließendem Wasser
abgekühlt.
4. Die Phasen werden durch Dekantieren (wenn nicht möglich durch Filtrieren)
getrennt, die feste Phase wird in 5 mL Wasser übernommen.
5. Mit Salpetersäure wird bis auf einen schwach sauren pH-Wert vorsichtig angesäuert
(tropfenweise Zugabe, exotherme Reaktion, ggf. zwischenkühlen!),
die Lösung wird mit einigen Tropfen Silbernitratlösung versetzt.
6. Der Versuch wird mit den anderen Halogenalkanen wiederholt. (Versuche B
und C)
Entsorgung
Silbersalzhaltige Lösung: schwermetallsalzhaltige Lösungen
dekantierte Phase: organische Lösemittel
Siedesteinchen in Feststoffabfall
Aufgaben
1. Notieren Sie die Beobachtungen zu den einzelnen Schritten sorgfältig!
2. Deuten Sie zunächst den Versuch A.
3. Vergleichen Sie nun Versuch A mit den Versuchen B und C und begründen Sie ausführlich die Unterschiede!

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Theorie 3: Wie wird eine S N -Reaktion beeinflusst?
Die Position des Halogen-Atoms im Molekül
Das Halogen-Atom kann an ein primäres, sekundäres oder tertiäres Kohlenstoff-Atom geknüpft sein.
1. Arbeitsauftrag
Zeichnen Sie die folgenden Moleküle in der Lewis-Schreibweise und machen Sie sich hieran die Unterschiede
zwischen primärem, sekundärem und tertiärem Kohlenstoff-Atom klar:
a) Brommethan
b) Bromethan
c) 2-Brompropan
d) 2-Brom-2-methylpropan
Die Position des Halogenatoms kann verschiedene Auswirkungen haben:
In der Regel erfolgt die Substitution des Halogenatoms an einem tertiären Kohlenstoff-Atom deutlich schneller
als an einem primären oder sekundären Kohlenstoff-Atom.
Die zwei Mechanismen der nucleophilen Substitution
Auch mit Wasser kann eine Substitution des Brom-Atoms durch eine Alkoholgruppe erfolgen, denn Wasser
kann durch seine Polarität als nucleophiles Teilchen angreifen. Diesen Vorgang nennt man Hydrolyse („Spaltung
durch Wasser“).
Verbindung a) und d) sind leicht hydrolysierbar, Verbindung b) und c) dagegen deutlich schlechter. Es stellt
sich die Frage, wieso dies so ist.
Dazu muss als erstes erklärt werden, dass es zwei verschiedene Reaktionsmechanismen der
nucleophilen Substitution gibt:
1) zeitversetzt: Im ersten Schritt verlässt ein Halogenid-Ion als Abgangsgruppe das Molekül. Übrig
bleibt ein Kation, bei dem das zentrale Kohlenstoff-Atom die positive Ladung trägt. Es entsteht also
ein Carbokation als Zwischenstufe. Im zweiten Schritt greift ein Nucleophil an und bildet eine neue
Bindung zum Kohlenstoff-Atom aus. Dies wird S N 1 Mechanismus genannt. (Der erste Schritt ist
unabhängig von der Anwesenheit des Nucleophils, für die Reaktionsgeschwindigkeit ist ausschließlich
die Konzentration des Eduktes verantwortlich.)
2) zeitgleich: Das Nucleophil nähert sich dem Halogenalkan und gleichzeitig lockert sich die Bindung
zum Halogen-Atom. Es gibt einen Übergangszustand, in dem sowohl das Nucleophil als auch die Abgangsgruppe
mit dem zentralen Kohlenstoff-Atom in Wechselwirkung stehen. Dann verlässt die Abgangsgruppe
das Molekül und die neue Bindung zum Nukleophil wird fest geknüpft. Dieser Ablauf
wird S N 2 Mechanismus genannt. (Hierbei spielen beide Moleküle, das Edukt und das Nucleophil,
eine wichtige Rolle. Für die Reaktionsgeschwindigkeit sind die Konzentrationen von Edukt und Nucleophil
verantwortlich.)
2. Arbeitsauftrag
Stellen Sie sich die beiden Mechanismen im Knetmodell dar!

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S N 1 oder S N 2 ? Faktoren, die dies beeinflussen
Es ist nicht für jede Reaktion bekannt, nach welchem der beiden Mechanismen der nucleophilen Substitution
die Reaktion abläuft. Auch durch die Wahl bestimmter Reaktionsbedingungen kann der ablaufende Mechanismus
beeinflusst werden. Zwei Effekte, die in der Struktur des Eduktes begründet liegen, sollen hier näher
beschrieben werden:
1) Sterische Effekte: Je raumgreifender die Substituenten am Kohlenstoff-Atom sind (z.B. Methyl-
Gruppen um das zentrale Kohlenstoff-Atom) , umso schlechter kann ein Nucleophil an das Kohlenstoffatom
heranreichen. Sperriger Reste (und raumgreifende Nucleophile) begünstigen also eine Reaktion
nach dem S N 1 Mechanismus.
2) Induktive Effekte: Substituenten am Kohlenstoffatom können nicht nur Bindungselektronen ziehend
sein (vgl. Theoriestation 1). Befindet sich in der Nachbarschaft eines positivierten Kohlenstoff-
Atoms eine Alkylgruppe (z.B. Methyl), so wird auch die Elektronenpaarbindung zwischen Kohlenstoffatom
und Kohlenstoffatom leicht polarisiert und zwar in der Art, dass der Elektronenmangel am
positivierten Kohlenstoff-Atom leicht behoben wird. Man kann also sagen, dass Alkylgruppen bezogen
auf das positivierte Kohlenstoff-Atom elektronenliefernd wirken. Diesen Effekt nennt man +I-
Effekt. Wenn sich im S N 1 Mechanismus nun ein Karbokation bildet, wird dies durch elektronenliefernde
Gruppen stabilisiert.
Weiteren Einfluss auf den ablaufenden Mechanismus haben:
- die Leichtigkeit, mit der eine Abgangsgruppe das Molekül verlassen kann
- die Beschaffenheit des Nucleophils, das angreift
- das Lösemittel (durch die Stabilisierung möglicher Zwischenstufen oder Übergangszustände).
3. Arbeitsauftrag
Formulieren Sie Hypothesen, nach welchem Mechanismus die Hydrolyse der Edukte a) bis d) ablaufen könnte
und begründen Sie ihre Entscheidung mit Hilfe der beiden oben beschriebenen Effekte.
Literatur
Tausch/von Wachtendonk: Chemie 2000+ Band 2.
Sykes, Reaktionsmechanismen der Organischen Chemie, 9. Auflage.

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Schülerversuch: Alkohole aus Halogenalkanen
Bitte lesen Sie sich die Versuchsanleitung vor Beginn des Versuches vollständig durch!
Beachten Sie die R- und S-Sätze!
Versuchsanleitung
Geräte
Chemikalien
großes RG mit passendem Stopfen
RG
Indikatorpapier, Glasstab
Wasser
2-Brombutan R: 10 – 52/53 S: 24
2-Brom-2-methylpropan F R: 11 S: -
2-Chlor-2-methylpropan F R: 11 S: 9-16-29
Silbernitrat-Lösung Xi R: 34-50/53 S: ½-26-45-60-61
Durchführung
1. 1 mL eines der Halogenalkane wird in das große RG geben, der pH-Wert
wird mit Indikatorpapier überprüft, indem mit dem Glasstab ein Tropfen auf
das Papier gegeben wird.
2. Das Halogenalkan wird mit 15 mL Wasser versetzt, das RG mit dem Stopfen
verschlossen und kräftig geschüttelt.
3. Durch Lockern des Stopfens wird kurz gelüftet und erneut geschüttelt, dies
wird mehrmals wiederholt.
4. Mit dem Indikatorpapier wird der pH-Wert der Lösung überprüft.
5. Im kleinen RG wird etwas Lösung mit einem Tropfen Silbernitratlösung versetzt.
6. Der Versuch wird mit den anderen Halogenalkanen wiederholt.
Entsorgung
Silbersalzhaltige Lösung: schwermetallsalzhaltige Lösungen
Reaktionsgemisch: organische Lösemittel
Aufgaben
1. Notieren Sie die Beobachtungen zu den einzelnen Schritten sorgfältig!
2. Deuten Sie die Versuche präzise! Nehmen Sie dazu das Arbeitsmaterial Theorie 3 sowie den Lehrerversuch
zur Hilfe.
3. Stellen Sie begründete Hypothesen auf, wie der Versuch bei Verwendung von 1-Brombutan verlaufen
würde!

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Ergebnisüberprüfung Theoriestation 1
Elementsymbol H C O Cl
EN-Wert 2,1 2,5 3,5 3,0
2. Arbeitsauftrag partielle Ladungen
zur Verdeutlichung sollten die Partialladungen eingezeichnet werden:
am Chlormethan: Cl δ - /C δ +
3. Arbeitsauftrag Substitution
Formulieren Sie die Substitution des Chlor-Atoms im Chlorethan-Molekül durch
a) ein Bromatom
C 2 H 5 Cl + Br - → C 2 H 5 Br + Cl -
b) durch eine Hydroxy-Gruppe.
C 2 H 5 Cl + OH - → C 2 H 5 OH + Cl -
Zeichnen Sie die Lewisformeln aller Moleküle und benennen Sie diese.
Chlorethan: Bromethan: Ethanol:
H
H
C
H
C Cl
H
H
C
H
C Br H
H
C
H
C OH
H H
H H
H H

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Ergebnisüberprüfung Theoriestation 2
Lösungshilfe Lückentext: folgende Wörter werden für die Lücken benötigt:
Chlor – Chlor – Chlorid – Chlorid – Elektronegativitäts – Ethanol – Hydroxy – Kohlenstoff - Kohlenstoff
– Kohlenstoff – negativ – partiell – positive Partialladung – Sauerstoff – substituiert
Lösung Lückentext: Reaktionsmechanismus der Substitution
Im Chlorethan trägt das Kohlenstoffatom, an dem das Chloratom gebunden ist, eine positive Partialladung.
Ursache hierfür ist die Elektronegativitäts-Differenz. Das negativ geladene Hydroxid -Ion
wird von dem partiell positivierten Kohlenstoff -Atom angezogen. Es wird eine neue Elektronenpaarbindung
zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff gebildet. Die Elektronenpaarbindung zwischen
Kohlenstoff und Chlor wird dabei gelöst. Es entsteht ein neues Ion, ein Chlorid-Ion.
Erhitzt man eine Mischung aus Chlorethan und Kalilauge, so findet eine Substitution statt. Es entsteht
Ethanol. Mit Silbernitrat kann man in der Lösung Chlorid -Ionen nachweisen. Beim Chlorethan
wurde ein Chlor- Atom durch eine Hydroxy - Gruppe substituiert.
Reaktionsgleichung:
H
H C Cl + HO
- (KOH/EtOH)
H
H
zur Verdeutlichung sollten die Partialladungen eingezeichnet werden:
am Chlormethan: Cl δ - /C δ +
am Methanol: in der Hydroxygruppe: H δ + /O δ - // C δ +
H
H
C
OH
+ KCl(s)

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Ergebnisüberprüfung Übung 2
Y - Nucleophil R-Y Produkt
OH - Hydroxid R-OH Alkohol
R´O - Alkoholat-Ion R-O-R´ Ether
R´OO - Carboxolat-Ion ROOR´ Ester
HS - Hydrogensulfid R-SH Thiol
NH 2
-
NO 2
-
Amid-Ion RNH 2 Amin
Nitrit-Ion RNO 2 Nitroalkan
CN - Cyanid-Ion R-CN Nitril
C 2
2-
Acetylid-Ion R-C≡CH Alkin
2. Reaktionsgleichungen:
a) 1-Nitropropan
1-Brompropan und Nitrit-Ion C 3 H 7 Br + NO 2 - → C 3 H 7 NO 2 + Br -
b) 2-Nitropropan
2-Brompropan und Nitrit-Ion C 3 H 7 Br + NO 2 - → C 3 H 7 NO 2 + Br -
c) Propylbutylether
1-Brompropan und 1-Butanolat-Ion C 3 H 7 Br + C 4 H 9 O - → C 3 H 7 OC 4 H 9
d) Butansäureethylester
Anion der Butansäure und 1-Bromethan C 3 H 7 COO - + C 2 H 5 Br - → C 3 H 7 COOC 2 H 5

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Ergebnisüberprüfung zu Praxisstation 1
Hilfsfragen zur Deutung (Aufgabe 2):
- Was weisen Sie mit dem Silbernitrat nach? Beachten Sie die Farbe des Niederschlags!
- Warum ist Kaliumbromid in Wasser sehr gut, in ethanolischer Kalilauge hingegen nur
schlecht löslich?
zu 1. Beobachtung
Versuch A (2-Brombutan)
zu 3.: nach ca. 5 min beginnt ein weißer Feststoff auszufallen.
zu 4. und 5.: die feste Phase löst sich teilweise in Wasser, bei Zugabe von Salpetersäure vollständig.
Die Zugabe von Silbernitrat führt zu einem hellgelben voluminösen Niederschlag, der sofort
ausflockt und dann zu Boden sinkt.
Versuch B (2-Brom-2-methylpropan)
Schon vor Beginn des Siedens beginnt der Feststoff auszufallen. Nimmt man das RG aus dem
Wasserbad, so läuft die Reaktion weiter und es fällt bis zur Beendigung der Reaktion weiter Feststoff
aus. Die restlichen Beobachtungen sind dieselben wie bei Versuch 1.
Versuch C (2-Chlor-2-methylpropan)
Dieselben Beobachtungen wie bei Versuch 2, der in Schritt 5 ausfallende Feststoff ist allerdings
nicht gelblich, sondern käsig weiß.
zu 2. Deutung
Im Brombutan wird das Bromatom durch eine Hydroxy-Gruppe substituiert:
H 3 C CH 2
Br
CH CH 3
H 3 C CH 2
(Ethanol/KOH)
HO
- CH CH 3
HO
+ +
Br -
2-Brombutan 2-Butanol
Da das Lösungsmittel ein Alkohol (Ethanol) ist, liegt das Produkt 2-Butanol vollständig gelöst vor.
Bei dem weißen Feststoff muss es sich also um Kaliumbromid handeln, das gemäß
K + (solv) + Br - (solv) KBr(s)
1
1 (solv) – solvatisiert = in Lösung. Vgl. (aq) – in wässriger Lösung isein Spezialfall von (solv).

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ausfällt. Dies lässt sich so erklären, dass das Lösungsmittel Ethanol die Ionen wesentlich schlechter
solvatisieren kann als z.B. Wasser, die Gitterenergie ist größer als die Solvatationsenergie, d.h., der
kristalline Zustand ist energetisch günstiger.
In Wasser ist das Kaliumbromid gut löslich, die Lösung wird wieder klar.
Die Zugabe von Silbernitrat fällt Kaliumbromid aus. Dieses lässt sich sowohl an seiner Farbe identifizieren
werden als auch durch sein Verhalten gegenüber UV-Licht: der Niederschlag wird mit der
Zeit schwarz.
Es muss im Versuch angesäuert werden, da ansonsten Silberoxid (Ag 2 O, schwarz) ausfällt.
zu 3. Vergleich Versuch A und B
Die Reaktion mit tertiären Halogenalkanen verläuft wesentlich schneller und stärker exotherm als
die mit dem sekundären Halogenalkan.
Bei tertiären Halogenalkanen verläuft die Reaktion bevorzugt nach dem SN1-Mechanismus ab, da
das abgehende Halogen an einem tertiären C-Atom gebunden ist und als Interdukt ein stabiles
Carbokation gebildet wird.

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Ergebnisüberprüfung Theorie 3
zum 1. Arbeitsauftrag
a) Brommethan (Brom-Atom an einem primären
Kohlenstoff-Atom)
H
H
C
H
Br
b) 1-Bromethan (Brom-Atom an einem primären
Kohlenstoff-Atom)
H H
Br
C
H
C
H
H
c) 2-Brompropan (Brom-Atom an einem sekundären
Kohlenstoff-Atom)
H H H
H
C
H
C
Br
C
H
H
d) 2-Brom-2-methylpropan (Brom-Atom an
einem tertiären Kohlenstoff-Atom)
H
H C H
H
H
C C
H
C H
H
Br
H
Primäres Kohlenstoff-Atom: an einem primären Kohlenstoff-Atom ist nur ein weiteres Kohlenstoff-
Atom gebunden.
Sekundäres Kohlenstoff-Atom: an einem sekundären Kohlenstoff-Atom sind zwei weitere Kohlenstoff-Atome
gebunden.
Tertiäres Kohlenstoff-Atom: an einem tertiären Kohlenstoff-Atom sind drei weitere Kohlenstoff-
Atome gebunden.
zum 3. Arbeitsauftrag:
a) Brommethan: Schnelle Hydrolyse durch eine S N 2-Reaktion, da keine sterischen Hindernisse vorhanden
sind.
b) 1-Bromethan: Da das Brom-Atom hier an einem primären Kohlenstoff-Atom gebunden ist, läuft
die Reaktion zum großen Teil wohl nach dem S N 2-Mechanismus ab. Durch die größeren sterischen
Behinderungen läuft die Reaktion allerdings langsamer.
c) 2-Brompropan: Hier sitzt das Brom-Atom an einem sekundären Kohlenstoff-Atom, es finden
wohl sowohl S N 1-Reaktionen als auch S N 2-Reaktionen statt.
d) 2-Brom-2-methylpropan: Da hier das Brom an einem tertiären Kohlenstoff-Atom gebunden ist,
dürfte die Reaktion eine S N 1-Reaktion sein. Das entstehende tertiäre Karbokation ist durch drei
Methylgruppen mit +I-Effekt gut stabilisiert.
Da in allen vier Fällen die gleiche Abgangsgruppe, das gleiche Nukleophil und das gleiche Lösungsmittel
vorhanden sind, können diese Faktoren keine Rolle nicht zur Erklärung der unterschiedlichen
Reaktionsgeschwindigkeiten herangezogen werden.

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Ergebnisüberprüfung Schülerversuch
zu 1. Beobachtung
2-Brombutan
Die wässrige Phase reagiert sauer und bei Zugabe von Silbernitrat fällt ein gelblicher Niederschlag
aus.
2-Brom-2-methylpropan
Die wässrige Phase reagiert sauer und bei Zugabe von Silbernitrat fällt ein gelblicher Niederschlag
aus.
2-Chlor-2-methylpropan
Dieselben Beobachtungen wie bei Versuch 2, der bei der Zugabe von Silbernitrat ausfallende Niederschlag
ist allerdings nicht gelblich, sondern käsig weiß.
zu 2. Deutung
In den Halogenalkanen (R-X) wird das Halogen durch eine Hydroxy-Gruppe substituiert:
R-X(l) + H 2 O(l) R-OH(aq) + X - (aq) + H + (aq)
Das primäre Halogenalkan reagiert in Wasser nicht.
Die entstehenden Alkohole sind zum Teil in Wasser löslich.
Bei dem weißen Feststoff muss es sich um Silberbromid bzw. Silberchlorid handeln. Bei diesem
Versuch muss die Lösung nicht angesäuert werden, da sie von sich aus schon leicht sauer ist.
zu 3. Reaktion mit 1-Brombutan
Da in 1-Brombutan das Halogen an einem primären C-Atom ist und primäre Halogenalkane viel
langsamer als sekundäre und tertiäre Halogenalkane reagieren, wird hier wohl keine Reaktion (oder
nur eine sehr, sehr langsame Reaktion) zu beobachten sein.