Radikal (Chemie)

Als Radikale bezeichnet man Atome oder Moleküle mit mindestens einem ungepaarten Elektron, die meist besonders reaktionsfreudig sind. Radikale werden mit einem 'Punkt' dargestellt, z.B. Stickstoffmonoxid (${\rm {NO^{.}}}$), der das freie Elektron symbolisiert. Siehe auch freie Radikale.

Bedingt durch ihre hohe Reaktivität existieren Radikale meistens nur sehr kurze Zeit (< 1 Sekunde). Ausnahmen sind stabilisierte Radikale, z. B. Triphenylmethylradikale (Gomberg-Radikal). Diese stehen in Lösung mit ihrem Dimeren im Gleichgewicht. Dieses Dimer ist NICHT Hexaphenylethan, sondern die in der Abb. gezeigte Verbindung. Auch in der Natur kommen stabile Radikale vor. So beinhaltet zum Beispiel das Enzym 'Ribonukleotidreduktase' ein Tyrosylradikal, welches eine Halbwertszeit von 4 Tagen aufweist.

Description

Radikale spielen eine wichtige Rolle bei bestimmten Oxidationsprozessen, bei Polymerisationen und bei manchen Substitutionsreaktionen. Besonders leicht lassen sich Radikale aus Halogenmolekülen (z. B. Chlor, Cl-Cl) oder di-tert-Butylperoxid durch Bestrahlung mit UV-Licht gewinnen.

Bekannte Beispiele

• Sauerstoff (Disauerstoff O₂ - der Luftsauerstoff enthält zwei ungepaarte Elektronen (Biradikal, die Lewis-Formel O=O ist nicht korrekt) und bildet sich im Magnetfeld als paramagnetisches Triplett ab. Allerdings ist die Reaktionsfähigkeit dieses Biradikals beschränkt, da die beiden ungepaarten Elektronen in verschiedenen Orbitalen vorkommen und nicht denselben parallelen Spin haben (siehe auch Pauli-Prinzip)

• Stickstoffmonoxid NO - ein als Botenstoff erkanntes Molekül mit einem ungepaarten Elektron

• Hydroxyl-Radikal OH - das bedeutendste Radikal in der Atmosphäre (wichtig für Abbau von Luftverunreinigungen)

• Chlorradikale - werden durch Lichteinwirkung aus Fluorchlorkohlenwasserstoffen freigesetzt und sind beteiligt an der Zerstörung der Ozonschicht

Historische Bedeutung

Als sich zu Beginn des 19. Jahrhunderts die Theorie durchsetzte, dass alle Materie aus Atomen aufgebaut ist (siehe John Dalton), wurde von bedeutenden Chemikern wie Lavoisier und Wöhler der Begriff Radikal verwendet, um mehratomige Moleküle zu bezeichnen, die sich in chemischen Reaktionen wie Einzelatome verhielten. Zum Beispiel verhält sich das Cyanat-Ion, das aus drei Atomen aufgebaut ist, häufig wie ein Chlorid-Ion. Andererseits verhält sich ein Ammonium-Ion, das aus fünf Atomen besteht, oft wie ein Ion eines Alkalimetalls. Deshalb wurden beispielsweise Cyanat- und Ammonium-Ionen als Radikale bezeichnet. Siehe auch: Radikaltheorie.