Alkane Die einfachsten Kohlenwasserstoffe Teil 1 Die homologe

Alkane Die „einfachsten“ Kohlenwasserstoffe Teil 1: Die homologe Reihe 11/1/2020 © Manfred Amann Seite 1

Alkane sind Kohlenwasserstoffe: Die Alkan-Moleküle bestehen aus Kohlenstoff- und Wasserstoff-Atomen (C und H). Kohlenstoffatome sind vierwertig (können vier Einfachbindungen eingehen). Wasserstoffatome sind einwertig (können eine Einfachbindung eingehen). Die bindenden Elektronenpaare sind durch Striche dargestellt. 11/1/2020 © Manfred Amann Seite 2

Methan – der einfachste Kohlenwasserstoff Ein C-Atom kann also vier H-Atome binden: CH 4 (Methan). Diese Darstellung gibt allerdings nicht die korrekte räumliche Anordnung der Atome wieder. Weil sich die Elektronenpaare abstossen, hat das Molekül die Form eines Tetraeders (einer Dreieckspyramide) mit dem C-Atom im Zentrum und den HAtomen in den vier Ecken (raumfüllend dargestellt durch das Symbol unten rechts). 11/1/2020 © Manfred Amann Seite 3

Methan – der einfachste Kohlenwasserstoff Wir können die Formel aber auch anders lesen: Eine CH 2 -Gruppe (Methylen-Gruppe) plus zwei H-Atome! H-CH 2 -H Kennzeichen der Alkane: Ketten von C-Atomen, die durch jeweils ein bindendes Elektronenpaar (=Einfachbindung) untereinander und im übrigen mit H-Atomen verbunden sind. 11/1/2020 © Manfred Amann Seite 4

Wir verlängern die Kohlenstoffkette … Formal kann man sich das als Einfügen einer CH 2 -Gruppe (Methylen-Gruppe) vorstellen. Methylen-Gruppe 11/1/2020 © Manfred Amann Seite 5

… und erhalten Ethan. Wie gesagt: Formal kann man sich das als Einfügen einer CH 2 -Gruppe (Methylen-Gruppe) vorstellen. Ethan hat die Summenformel C 2 H 6. Formal kann diese Formel aber auch als H-CH 2 -H oder H-(CH 2)2 -H gelesen werden. 11/1/2020 © Manfred Amann Seite 6

Eine weitere Verlängerung der C-Kette … Formal können wir uns das wiederum als Einfügung einer Methylen-Gruppe vorstellen. 11/1/2020 © Manfred Amann Seite 7

… erzeugt Propan hat die Summenformel C 3 H 8. Formal kann diese Formel aber auch als H-CH 2 -CH 2 -H oder H-(CH 2)3 -H gelesen werden. Drei Methylen-Gruppen 11/1/2020 © Manfred Amann Seite 8

Auf diese Weise bilden wir weitere Alkane: Butan, Pentan, Hexan C 4 H 10 oder H-(CH 2)4 -H 11/1/2020 C 5 H 12 C 6 H 14 oder H-(CH 2)5 -H oder H-(CH 2)6 -H © Manfred Amann Seite 9

Heptan, Octan, Nonan, Decan CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 oder H-(CH 2)7 -H CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 oder H-(CH 2)8 -H CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 oder H-(CH 2)9 -H CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 oder H-(CH 2)10 -H 11/1/2020 © Manfred Amann Heptan C 7 H 16 Octan C 8 H 18 Nonan C 9 H 20 Decan C 10 H 22 Seite 10

Allgemeine Summenformel der Alkane Alle Alkanformeln konnten auch in der Form H-(CH 2)(? )-H geschrieben werden, wobei das Fragezeichen für eine ganze Zahl steht (1 bei Methan, 2 bei Ethan usw. ). Etwas „professi 0 neller“ ersetzen wir das Fragezeichen durch den Buchstaben n: H-(CH 2)n-H Die CH 2 -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. Daraus ergibt sich schließlich die allgemeine Summenformel der Alkane: Cn. H 2 n+2 11/1/2020 © Manfred Amann Seite 11

Homologe Reihe Wir haben die Reihe der Alkane – vom Methan ausgehend – durch die Einfügung von CH 2 -Gruppen erzeugt. Aufeinanderfolgende Alkane unterscheiden sich damit durch diese Atomgruppe. Solche Verbindungs. Reihen werden als homologe Reihen bezeichnet. Homologe Reihe = Eine Reihe von Verbindungen, die sich jeweils um die Atomgruppe CH 2 unterscheiden. 11/1/2020 © Manfred Amann Seite 12

Aufgaben: Geben Sie Formeln und Namen der Alkane mit drei, sieben und neun C-Atomen an. C 3 H 8 Propan, C 7 H 16 Heptan, C 9 N 20 Nonan Geben Sie a) die Formeln von Pentan und Octan, b) die Namen der Verbindungen C 4 H 10 und C 10 H 22 an. a) C 5 H 12 und C 8 H 18, b) Butan und Decan 11/1/2020 © Manfred Amann Seite 13

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!. . . und noch eine Buchempfehlung in eigener Sache: Manfred Amann: Chemie für Kids bhv-Verlag, 312 Seiten, € 17, 95 / s. FR 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. “ 11/1/2020 © Manfred Amann Seite 14