Alkane Die „einfachsten“ Kohlenwasserstoffe

AlkaneDie „einfachsten“ Kohlenwasserstoffe Teil 1: Die homologe Reihe © Manfred Amann

Alkane sind Kohlenwasserstoffe: Die Alkan-Moleküle bestehen aus Kohlenstoff- undWasserstoff-Atomen (CundH). Kohlenstoffatome sind vierwertig (können vier Einfachbindungen eingehen). Wasserstoffatome sind einwertig (können eine Einfachbindung eingehen). Die bindenden Elektronenpaare sind durch Striche dargestellt. © Manfred Amann

Methan – der einfachste Kohlenwasserstoff Ein C-Atom kann also vier H-Atome binden: CH4 (Methan). Diese Darstellung gibt allerdings nicht die korrekte räumliche Anordnung der Atome wieder. Weil sich die Elektronenpaare ab- stossen, hat das Molekül die Form eines Tetraeders (einer Dreieckspyramide) mit dem C-Atom im Zentrum und den H-Atomen in den vier Ecken (raumfüllend dargestellt durch das Symbol unten rechts). © Manfred Amann

Methan – der einfachste Kohlenwasserstoff Wir können die Formel aber auch anders lesen: Eine CH2-Gruppe (Methylen-Gruppe) plus zwei H-Atome! H-CH2-H Kennzeichen der Alkane: Ketten von C-Atomen, die durch jeweils ein bindendes Elektronenpaar (=Einfachbindung) untereinander und im übrigen mit H-Atomen verbunden sind. © Manfred Amann

Wir verlängern die Kohlenstoffkette … Formal kann man sich das als Einfügen einer CH2-Gruppe (Methylen-Gruppe) vorstellen. Methylen-Gruppe © Manfred Amann

… und erhalten Ethan. Wie gesagt: Formal kann man sich das als Einfügen einer CH2-Gruppe (Methylen-Gruppe) vorstellen. Ethan hat die Summenformel C2H6. Formal kann diese Formel aber auch als H-CH2-CH2-H oder H-(CH2)2-H gelesen werden. © Manfred Amann

Eine weitere Verlängerung der C-Kette … Formal können wir uns das wiederum als Einfügung einer Methylen-Gruppe vorstellen. © Manfred Amann

… erzeugt Propan. Propan hat die Summenformel C3H8. Formal kann diese Formel aber auch als H-CH2-CH2-CH2-H oder H-(CH2)3-H gelesen werden. Drei Methylen-Gruppen © Manfred Amann

Auf diese Weise bilden wir weitere Alkane:Butan, Pentan, Hexan C4H10 C5H12 C6H14 oder H-(CH2)4-H oder H-(CH2)5-H oder H-(CH2)6-H © Manfred Amann

oder H-(CH2)7-H oder H-(CH2)8-H oder H-(CH2)9-H oder H-(CH2)10-H Heptan, Octan, Nonan, Decan CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 Heptan C7H16 Octan C8H18 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 Nonan C9H20 Decan C10H22 CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 © Manfred Amann

Daraus ergibt sich schließlich die allgemeine Summenformel der Alkane: CnH2n+2 Allgemeine Summenformel der Alkane Alle Alkanformeln konnten auch in der Form H-(CH2)(?)-H geschrieben werden, wobei das Fragezeichen für eine ganze Zahl steht (1 bei Methan, 2 bei Ethan usw.). Etwas „professi0neller“ ersetzen wir das Fragezeichen durch den Buchstaben n: H-(CH2)n-H Die CH2-Gruppe (Methylen-Gruppe) kommt n mal vor, die Verbindung enthält also n C-Atome plus 2*n H-Atome plus die beiden H-Atome am Anfang und am Ende der Kette. © Manfred Amann

Homologe Reihe = Eine Reihe von Verbindungen, die sich jeweils um die Atomgruppe CH2 unterscheiden. Homologe Reihe Wir haben die Reihe der Alkane – vom Methan ausgehend – durch die Einfügung von CH2-Gruppen erzeugt. Aufeinanderfolgende Alkane unterscheiden sich damit durch diese Atomgruppe. Solche Verbindungs- Reihen werden als homologe Reihen bezeichnet. © Manfred Amann

Aufgaben: Geben Sie Formeln und Namen der Alkane mit drei, sieben und neun C-Atomen an. C3H8 Propan, C7H16 Heptan, C9N20 Nonan Geben Sie a) die Formeln von Pentan und Octan, b) die Namen der Verbindungen C4H10 und C10H22 an. a) C5H12 und C8H18, b) Butan und Decan © Manfred Amann

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! ... und noch eine Buchempfehlung in eigener Sache: Manfred Amann: Chemie für Kids bhv-Verlag, 312 Seiten, € 17,95 / sFR 31,80 ISBN 3-8266-1639-6 Aus dem Klappentext: „Ab 10 Jahre, aber auch für Erwachsene, die eine wirklich einfache Einführung suchen und ihr Wissen auffrischen möchten.“ © Manfred Amann

Alkane Die „einfachsten“ Kohlenwasserstoffe