Bindingbreuk

Bindingbreuk is het proces waarbij een binding tussen twee atomen of tussen moleculen wordt verbroken. Het kan gaan om covalente bindingen binnen een molecuul, of om dissociatie van een molecuulcomplex waarbij niet-covalente interacties zoals waterstofbruggen, ionische of van der Waals-bindingen verdwijnen. Bindingbreuk beïnvloedt de stabiliteit, reactiviteit en mechanische eigenschappen van systemen en is een centraal onderwerp in chemie, biochemie en materiaalwetenschap.

Processen die bindingbreuk veroorzaken variëren: thermische energie, fotolyse, chemische reacties en mechanische belasting. In chemie maakt men vaak onderscheid tussen homolytische cleavage (de binding breekt zodat elk atoom een radicale partner behoudt) en heterolytische cleavage (twee geladen partijen ontstaan). Bij mechanische belading ondergaat men mechanochemical binding rupture, wat relevant is voor veroudering van polymeren en materiaalbreuk.

De sterkte van een binding wordt vaak uitgedrukt als bindingsenergie (BDE). Complexe processen worden beschreven met activatie-energie en kinetiek (bijv. via de Arrhenius- of Eyring-formel). Metingen gebeuren met spectroscopie, massaspectrometrie en krachtmetingen zoals AFM (atomic force microscopy) of optische tweezers. Computationale methoden, zoals quantum-chemie en moleculaire dynamica, helpen bij het voorspellen van breukroutes en benodigde energie.

Toepassingen en voorbeelden: in organische synthese bepaalt bindingbreuk de reactiviteit en selectiviteit; in materialen bepaalt het breukgedrag van polymeren en de mechanische prestaties van materialen; in biochemie speelt dissociatie van liganden en het breken van disulfidebruggen een cruciale rol in regulatie en werking van enzymen en receptoren. Ook in katalyse, fotochemie en de veroudering van polymeren is bindingbreuk een fundamenteel proces.