Alkane

Was sind Alkane?

• Kohlenwasserstoffe mit nur C und H
• Unverzweigte oder verzweigte C-Ketten
• Homologe Reihe: jedes neue Alkan hat 1 C-Atom mehr

Was ist Methan (CH₄) und wofür wird es verwendet?

• Hauptbestandteil von Erdgas
• Entsteht durch Verwesung unter Wasser (Sumpfgas, Faulgas)
• Verwendung: Heizgas, Treibstoff, Rohstoff
• Explosiv im Luftgemisch
• Auch als Motorentreibstoff geeignet

Wo kommen Ethan, Propan und Butan vor und wofür werden sie verwendet?

• In Erdgas enthalten
• Aus Erdöl gewonnen
• Propan & Butan unter Druck flüssig → Flüssiggas (Camping, Haushalt)

Welche Eigenschaften haben Pentan, Hexan und Heptan (C5–C7)?

• Dünnflüssig
• Bestandteil von Benzin

Welche Eigenschaften haben Alkane mit C12–C18?

• Zähflüssig
• Verwendung als Schmieröl

Was ist Paraffin und wofür wird es verwendet?

• C > 17 → Paraffin
• Fest bei Raumtemperatur
• Gemisch fester Alkane
• Verwendung: Kerzenherstellung

Was ist Cyclohexan und wofür wird es verwendet?

• Cyclisches Alkan
• Ähnliche Eigenschaften wie Hexan
• Verwendung: Lösungsmittel

Wie verändern sich die Siede- und Schmelzpunkte bei Alkanen?

• Siedepunkt steigt mit Anzahl der C-Atome
• Schmelzpunkt steigt unregelmäßig

Wie verändert sich die Viskosität bei Alkanen?

• C5–C10: dünnflüssig
• C12–C18: zähflüssig
• C > 17: fest (z. B. Paraffin)

Sind Alkane in Wasser löslich? Warum (nicht)?

• Kaum löslich → hydrophob
• Grund: Alkane unpolar, Wasser polar
• „Gleiches löst sich in Gleichem“

Sind Alkane in Fett löslich?

• Ja, sehr gut → lipophil
• Mischen sich mit Ölen und unpolaren Stoffen

Lassen sich Alkane untereinander mischen?

• Ja, vollständig mischbar

Was passiert bei der Verbrennung von Alkanen?

• Wichtigste Reaktion
• Reaktionsträge (gesättigt)
• CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
• Exotherm: setzt viel Energie frei
• In Österreich: ~50 % Energie durch Verbrennung

Was passiert bei der Reaktion von Alkanen mit Halogenen?

• Substitution mit Cl₂ oder Br₂
• Beispiel: CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl
• Produkte: Monochlormethan + Chlorwasserstoff
• Wichtig für chemische Industrie (PVC, Teflon®, Lösungsmittel)

Warum sind Alkane reaktionsträge?

• Gesättigte Kohlenwasserstoffe
• Nur Einfachbindungen → sehr stabil
• Reaktion nur bei Energiezufuhr (Hitze, Licht)

Was sind die Unterschiede zwischen Alkanen, Alkenen und Alkinen?

• Alkane: Einfachbindungen, gesättigt, reaktionsträge
• Alkene: mind. 1 Doppelbindung, ungesättigt, reaktiv
• Alkine: mind. 1 Dreifachbindung, ungesättigt, sehr reaktiv
• Beispiele: Methan, Ethen, Ethin
• Verwendung: Heizstoffe, Kunststoffe (PE), Schweißgas

Was passiert bei Additionsreaktionen von Alkenen oder Alkinen?

• Doppel-/Dreifachbindungen werden aufgelöst
• Neue Atome hinzugefügt:
  • Ethen + H₂ → Ethan
  • Ethen + HCl → Chlor-Ethan
  • Ethen + Wasser → Ethanol
  • Ethen + Cl₂ → Dichlorethan

Wie ist die Struktur von Ethen?

• C=C-Doppelbindung: ca. 120,3 pm
• Einfachbindungen daneben: ca. 106,0 pm

Woher stammen Kohlenwasserstoffe und woraus bestehen sie?

• Herkunft: Kohle, Erdöl, Erdgas
• Bestandteile: Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H)

Wie werden Kohlenwasserstoffe eingeteilt?

• Alkane: CₙH₂ₙ₊₂ → gesättigt
• Alkene: CₙH₂ₙ → ungesättigt
• Alkine: CₙH₂ₙ₋₂ → ungesättigt
• Cyclische: z. B. Cyclohexan → ringförmig
• Aromatische: z. B. Benzol → delokalisiertes Elektronensystem

Was ist Pyrrol und wofür wird es verwendet?

- Grundkörper vieler Naturfarbstoffe
- Teil von Hämoglobin
- Teil von Chlorophyll

Welche Eigenschaften hat Pyridin?

- Farblos
- Unangenehm riechend
- Schwach basischer Charakter
- Verwendung als Lösungsmittel

Was ist Pyrimidin und welche Bedeutung hat es?

- Bestandteil von Nukleinsäuren
- Bestandteil von Vitaminen
- Bestandteil von Schlaf- und Beruhigungsmitteln

Wofür ist Indol bekannt?

- Grundstruktur des Farbstoffs Indigo

Was ist Purin und welche Rolle spielt es?

- Grundgerüst vieler Naturstoffe
- Baustein von DNA
- Bestandteil von Coffein
- Bestandteil von Theobromin

Wie kann man den Schmelz- und Siedepunkt eines Stoffes einfach begründen?

Hat der Stoff eine kurze C-Kette und ist unpolar, dann hat er einen niedrigen Schmelz- und Siedepunkt, weil nur wenige und schwache zwischenmolekulare Kräfte (z. B. Van-der-Waals-Kräfte) wirken.

Hat der Stoff eine lange C-Kette oder ist polar (z. B. durch eine OH-Gruppe), dann hat er einen hohen Schmelz- und Siedepunkt, weil stärkere zwischenmolekulare Kräfte (z. B. Wasserstoffbrücken) entstehen, die viel Energie zum Aufbrechen brauchen.