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Kohlenwasserstoffe - vom Campinggas zum Superbenzin

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Vom Kohlenstoff zum Methan

Homologe Reihe der
n-Alkane

Siede- und
Schmelzpunkte

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Kohlenstoff-Atome können sich untereinander verbinden!

Beispiel:
n-pentan

Merke dir auch in diesem Zusammenhang:

Kohlenstoff-Atome besitzen immer vier Atombindungen.

Wie wir später noch sehen werden, können auf diese Art auch verzweigte Ketten entstehen. Das erklärt auch, wieso es über 19 Millionen bekannte organische Verbindungen gibt.

Systematischer
Name

Summen-
formel

Halbstrukturformel

Flammp.

Schmelzp.

(°C)

Siedep.

(°C)

Aggregat-
zustand
bei 21°C

Molekül-
masse
(u)

mögliche
Isomere

Methan

CH4

CH4

-182.6

-161.7

g

16,04

Ethan

C2H6

CH3-CH3

-172.0

-88.6

30,07

Propan

C3H8

CH3-CH2-CH3

-187.1

-42.2

44,10

n-Butan

C4H10

CH3-(CH2)2-CH3

-135.5

-0.5

58,12

2

n-Pentan

C5H12

CH3-(CH2)3-CH3

-50

-129.7

36.1

l

72,15

3

n-Hexan

C6H14

CH3-(CH2)4-CH3

-23

-94.0

68.7

86,18

5

n-Heptan

C7H16

CH3-(CH2)5-CH3

-4

-90.5

98.4

100,21

9

n-Octan

C8H18

CH3-(CH2)6-CH3

16

-56.8

125.6

114,23

18

n-Nonan

C9H20

CH3-(CH2)7-CH3

31

-53.7

150.7

128,26

35

n-Dekan

C10H22

CH3-(CH2)8-CH3

46

-29.7

174

142,29

75

n-Undecan

C11H24

CH3-(CH2)9-CH3

-26

194

156,31

159

n-Dodecan

C12H26

CH3-(CH2)10-CH3

-12

214

170,34

355

….

n-Hexadecan

C16H34

CH3-(CH2)14-CH3

135

18

287

226,45

n-Heptadecan

C17H36

CH3-(CH2)15-CH3

155

22

302

s

240,48

n-Octadecan

C18H38

CH3-(CH2)16-CH3

165

29

317

254,50

n-Nonadecan

C19H40 CH3-(CH2)17-CH3 168 33 330 268,53

n-Eicosan

C20H42 CH3-(CH2)18-CH3 36,7 342,7

282,56

366319

Es gibt eine Formel zum Errechnen der Anzahl an Wasserstoff-Atomen in einem Alkan:

CnH2n+2

Also: Das Doppelte der Anzahl an Kohlenstoff-Atomen ("n") + 2

Wenn man sich die Spalte mit den Halbstrukturformeln anschaut, dann sieht man, dass in der nächsten Zeile immer eine gleiche (gr. homo) "Baueinheit" dazu kommt; nämlich eine CH2- Gruppe. Dies erklärt auch die Überschrift: Homologe Reihe der n-Alkane.

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Vorkommen und Verwendung der Alkane

Die Alkane sind zum größten Teil als Energiestoff verwendbar. Darüber hinaus werden sie auch für andere Zwecke verwendet:

Über Methan wurde schon an anderer Stelle ausführlich zu diesem Thema informiert. Auch Ethan ist im Erdgas enthalten wird wir wie Methan als Heizgas verwendet. Es dient aber vor allem als Ausgangsstoff für die Herstellung zahlreicher Kunststoffe.

kartusche-222Propan und Butan sind sogenannte "Flüsigkeitsgase". Man findet sie in Feuerzeugen und Gaskartuschen bzw. -flaschen für Campingkocher oder Gasgrill.

benzin-titelDie Alkane Pentan, Hexan und Heptan sind Bestandteile im Leicht-Benzin, also das Benzin, welches für PKWs benutzt wird, und als Lösemittel für unpolare Stoffe zu gebrauchen. Die "höheren" Alkane, damit sind die langkettigen Alkane gemeint, sind Bestandteile im Schwerbenzin (Oktan bis Dekan), im Dieselbenzin, Heizöl, Petroleum (Undecan bis Tetradecan) und im Petroleumöl (Pentadecan, Hexadecan), welches als Kraftstoff für animaatjes-kaarsen-05321Schiffsmotoren und Brennstoff für Kraftwerke Verwendung findet.

Gemische fester Alkane werden Paraffin genannt und zu Kerzenwachs verarbeitet.

Exkurs: Flüssiggasfeuerzeuge

feuerzeug-kleinGasfeuerzeuge und Druckdosen oder Kartuschen zum Betrieb von Campingkochern enthalten überwiegend Butan als Brennstoff.

Gase können durch Druck verflüssigt werden:

Butan ist bei Normaldruck ein Gas, das beim Abkühlen auf etwa 0°C zu einer leichtbeweglichen Flüssigkeit kondensiert. Um gasförmiges Butan bei Raumtemperatur zu verflüssigen, ist ein Druck von etwa 3 bar erforderlich. Das ist so viel Druck, wie ein Fahrradreifen haben sollte. In Behältern mit flüssigem Butan herrscht also ein Überdruck. Beim Erwärmen steigt dieser Druck stark an. Die in den Handel gebrachten Behälter mit Butan müssen dem bei 50°C herrschenden Druck noch sicher standhalten können.

Öffnet man das Entnahmeventil (z.B. beim Feuerzeug), so strömt gasförmiges Butan aus, während im Behälter fortlaufend flüssiges Butan verdampft. Nach dem Schließen des Ventils stellt sich im Gasraum über der Flüssigkeit wieder der gleiche Druck wie vorher ein. Lässt man das Gas sehr rasch ausströmen, so kühlt sich der Behälter stark ab.

Außer Butan wird auch Propan als "Flüssiggas" eingesetzt.

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