Bindungsbrüchen

Bindungsbruch bezeichnet in der Chemie den Prozess, bei dem eine chemische Bindung zwischen zwei Atomen in einem Molekül oder in einem Festkörper gebrochen wird. Dadurch entstehen Fragmentteile, freie Ionen oder reaktive Zentren. Bindungsbrüche erfordern Energiezufuhr und können durch Wärme, Licht, mechanischen Stress oder chemische Reaktionen ausgelöst werden.

Es gibt verschiedene Arten des Bruchs. Beim homolytischen Bruch werden die beiden gemeinsam getragenen Elektronen gleichmäßig auf beide Bruchpartner verteilt, wodurch zwei Radikale entstehen. Beim heterolytischen Bruch bleiben beide Elektronen bei einem Bruchpartner, wodurch ein Kation und ein Anion entstehen. Daneben spielen auch der Abbruch nicht-kovalenter Bindungen wie Wasserstoffbrücken oder van-der-Waals-Kontakte eine Rolle, insbesondere in biologischen Systemen und in der Materialschemie.

Wesentliche Kenngrößen sind die Bindungsdissoziationsenergie und die Aktivierungsenergie. Die Dissoziationsenergie beschreibt die Energie, die benötigt wird, um eine Bindung vollständig zu trennen, während die Aktivierungsenergie den Mindestaufwand angibt, der nötig ist, damit der Bruch in einer bestimmten Reaktionsbahn erfolgt. Katalysatoren, Lösungsmittel und Temperatur beeinflussen diese Werte erheblich.

Kontexte und Anwendungen. In der organischen Chemie ermöglichen Bindungsbrüche Folge-Reaktionen wie Eliminierungen oder Substitutionen. In der Polymerwissenschaft führen Kettenbrüche zu einer Verringerung der Molekülgewichtskette und damit zu Materialabbau. In der Biochemie können Bindungsbrüche an DNA oder Proteinen schädliche Folgen haben, etwa durch radikalische Angriffe oder Enzymaktivität.

Methoden zur Untersuchung umfassen Spektroskopie ( IR, Raman, UV/Vis ), Massenspektrometrie zur Fragmentanalyse, kinetische Messungen sowie computationale Methoden zur Bestimmung von Potentialenergiefeldern.