Wie werden Makromoleküle bei einer Pyrolyse gespalten?

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1 Antwort

Die thermische Energie regt die verschiedenen Schwingungsmoden der Moleküle an.

Bei einem zweiatomigen Molekül kann nur die Länge der Bindung schwingen, bei einem dreiatomigen Molekü gibt es schon deutlich mehr "Moden", z. B.:

A - - B - - C                A--B--C

A--B - - C A - - B--C

B
/ \\\\ A C
A C \\\\ /
B

 Je mehr Atome in einem Molekül, desto mehr Schwingungsmoden.

Nach dem Gleichverteilungssatz der Thermodynamik nimmt jeder Schwingungsmodus im Mittel dieselbe Energie an.

Wie man sich leicht vorstellen kann, werden bei Molekülen mit vielen Atomen einzelne Bindungen durch mehrere Moden belastet, wenn die Schwingungen zu einem bestimmten Zeitpunkt in dieselbe Richtung zerren, bricht das Molekül besonders leicht. Die thermische Energie muss nur mit genügend hoher Wahrscheinlichkeit größer werden als die Bindungsenergie. Besonders Bindungen in der Mitte des Moleküls sind stark "gefährdet".

Polyethylen z. B. besteht aus langen Ketten CH₃-(CH₂)_n-CH₃. Die zerreißen bei genügend hohen Temperaturen, vorzugsweise ungefähr in der Mitte. Das ist im Prinzip dasselbe wie beim Cracken von Erdöl - das besteht ja auch zum großen Teil aus Alkanen. (Bei den unnatürlich langen Ketten der Kunststoffe kommt noch hinzu, dass die Van-der-Waals-Kräfte, so schwach sie einzeln auch sind, irgendwann die Moleküle untereinander stärker zusammenhalten als die kovalenten Bindungen die Atome innerhalb eines Moleküls.)

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