Was sind Alkane?
Kohlenwasserstoffe bestehen nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Haben ihre Atome nur Einfachbindungen, heißen sie Alkane oder gesättigte Kohlenwasserstoffe.
Kohlenstoff bildet 4 Bindungen, Wasserstoff 1. In einer geraden Kette hat jedes der beiden endständigen Kohlenstoffatome 3 Wasserstoffatome und jedes mittlere Kohlenstoffatom 2. Ein Alkan mit n Kohlenstoffatomen hat also 2n + 2 Wasserstoffatome: Die allgemeine Formel lautet CₙH₂ₙ₊₂.
| C-Atome | Name | Formel | Siedepunkt, °C | Zustand bei 25°C |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Methan | CH4 | −161.5 | gasförmig |
| 2 | Ethan | C2H6 | −88.6 | gasförmig |
| 3 | Propan | C3H8 | −42.1 | gasförmig |
| 4 | Butan | C4H10 | −0.5 | gasförmig |
| 5 | Pentan | C5H12 | 36.1 | flüssig |
| 6 | Hexan | C6H14 | 68.7 | flüssig |
Der erste Teil des Namens zeigt die Zahl der Kohlenstoffatome: Meth-, Eth-, Prop-, But-, Pent-, Hex-. Die Endung -an bedeutet gesättigt. Benachbarte Glieder unterscheiden sich um eine CH2-Gruppe. Zusammen bilden sie deshalb eine homologe Reihe. Je länger die Kette, desto höher der Siedepunkt.
Verlängere die Kette in der App Nalukh chem
Dieser Simulator gehört zum Vollzugriff. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung nutzbar.
Wie benutzt du den Simulator?
Beim Öffnen des Simulators siehst du Methan.
- Drück auf den Plus-Button unter dem Bild, um ein Kohlenstoffatom hinzuzufügen und die Kette zu verlängern. Der Minus-Button entfernt eines.
- Die Zahl der Kohlenstoffatome steht zwischen den Buttons, Name und Formel des Alkans stehen in der obersten Zeile.
- Im Bild sind die dunklen Kugeln Kohlenstoff, die hellen Kugeln Wasserstoff und die Linien Bindungen.
- Die längste Kette ist Hexan mit 6 Kohlenstoffatomen. Danach funktioniert der Plus-Button nicht mehr.
Aufgaben für den Simulator
- Füge Kohlenstoffatome bis Butan hinzu und zähle die Wasserstoffatome im Bild. Antwort: 10. An den beiden Enden sind es 3 + 3, in der Mitte 2 + 2.
- Vergleiche die Formeln von Propan und Butan. Was kommt hinzu, wenn die Kette um ein Kohlenstoffatom wächst? Antwort: 1 Kohlenstoffatom und 2 Wasserstoffatome.
- Der Simulator endet bei 6. Bestimme deshalb in deinem Heft die Formel des Alkans mit 7 Kohlenstoffatomen. Antwort: C7H16, Heptan.
- Zähle im Bild die Bindungen jedes Kohlenstoffatoms. Antwort: Immer 4.
Gerade Ketten und Isomere
Der Simulator zeigt nur unverzweigte Ketten. Ab Butan kann eine Formel zu mehreren Strukturen passen: C4H10 hat 2 Isomere, C5H12 hat 3 und C6H14 hat 5. Der Simulator zeichnet die Kette als Zickzacklinie. Auch in echten Molekülen bilden die Bindungen des Kohlenstoffs Winkel von etwa 109.5° miteinander, sodass die Kette keine gerade Linie ist.
Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas, und Butan ist das Gas in Feuerzeugen. Beim Verbrennen von Alkanen entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasser. Verbrennungsreaktionen kannst du im Artikel Reaktionsgleichungen ausgleichen üben trainieren.
