Bondbrüche

Bondbrüche bezeichnen in der Chemie den Prozess, bei dem eine chemische Bindung zwischen zwei Atomen aufgebrochen wird. Dadurch entstehen fragmentierte Moleküle, Radikale oder Ionen. Bondbrüche treten in Reaktionen, beim thermischen oder photochemischen Abbau sowie in analytischen Verfahren wie der Massenspektrometrie auf und sind maßgeblich für Reaktionspfade, Energieumsatz und Stabilität von Molekülen.

Es gibt zwei Hauptarten des Bondbruchs: homolytische Spaltung, bei der die Bindung gleichmäßig geteilt wird und jedes Fragment ein Elektron erhält, wodurch Radikale entstehen; und heterolytische Spaltung, bei der beide Elektronen der Bindung einem Partner zufallen, was zu einem Kation und einem Anion führt. Beide Mechanismen können durch Licht (Photolyse), Wärme (Thermolysis) oder durch Katalysatoren angestoßen werden.

Der Bruch einer Bindung erfordert Energie, die durch die Bindungsdissoziationsenergie charakterisiert wird. Licht liefert Photonenenergie; Wärme erhöht die Molekülenergie; Katalysatoren können die Barriere senken. Bondbrüche können in einem einzigen Schritt erfolgen oder über Zwischenstufen mit Umlagerungen oder Radikalreaktionen ablaufen.

Wichtige Einflussfaktoren sind Bindungstärke, Stabilität der Bruchfragmente, Substitution, Konjugation, Lösungsmittel und Temperatur. In der Organischen Chemie bestimmen Typ und Folgezusammenhang des Bondbruchs oft die Reaktionsgeschwindigkeit und die Produktstruktur. In der Biologie können enzymatische Bondbrüche beispielsweise Nukleotid- oder Proteinketten spalten. In der Material- und Umweltchemie sind Bondbrüche zentral für Polymerabbau, oxidative Abbauprozesse und Strahlungsschäden.