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Homologe Reihe der Alkane – Übersicht & Erklärung

Homologe Reihe der Alkane - Übersicht & Erklärung

Im Folgenden werden Alkane und der wichtige Begriff „homologe Reihe“ vorgestellt. Sie befasst sich mit der Verbrennung von Alkanen und ihren Reaktionen mit Chlor und Brom.

Im Folgenden werden Alkane und der wichtige Begriff „homologe Reihe“ vorgestellt. Sie befasst sich mit der Verbrennung von Alkanen und ihren Reaktionen mit Chlor und Brom.

Die homologe Reihe

Es gibt eine große Anzahl organischer Verbindungen, die sich in Familien zusammenfassen lassen, die als homologe Reihen bezeichnet werden. Alle Mitglieder einer homologen Reihe haben die gleiche Art von Bindungen. Die homologe Reihe der Alkane hat nur Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen und Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindungen, abgesehen von Methan, CH4, dem ersten Mitglied der Reihe, das nur Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen hat.

Wie sieht das in der Anwendung aus?

Die Alkane haben eine sehr begrenzte Chemie. Die einzigen Dinge, die sie tun, sind brennen oder mit Chlor oder Brom reagieren. Alle Alkane haben die gleichen Reaktionen, weil sie alle die gleiche Art von Bindungen haben. Reaktionen finden statt, wenn man Bindungen aufbricht.
Die Siedepunkte der Alkane steigen regelmäßig an. Die ersten vier Alkane sind bei Raumtemperatur Gase. Mit steigendem Siedepunkt werden sie flüssig und schließlich fest, wenn sie richtig groß werden.

Die Alkane

Bei den Alkanen handelt es sich um gesättigte Kohlenwasserstoffe. Ein gesättigter Kohlenwasserstoff ist ein Kohlenwasserstoff, der die größtmögliche Anzahl von Wasserstoffen für eine bestimmte Kohlenstoffkette aufweist. Nehmen wir zum Beispiel Propan und Propen. Propen wird als ungesättigter Kohlenwasserstoff bezeichnet, weil man zwei weitere Wasserstoffatome in die Kohlenstoffkette einbauen könnte, wenn man die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung durch eine einfache Bindung ersetzt. Beide haben 3 Kohlenstoffatome, aber Propan ist C3H8, während Propen C3H6 ist. Alle Alkane ab Butan weisen Strukturisomere auf. Strukturisomere sind Isomere, die eine unterschiedliche Anordnung von Atomen beinhalten. In Butan beispielsweise können die 4 Kohlenstoffatome und 10 Wasserstoffatome auf zwei verschiedene Arten angeordnet sein.

Die Verbrennung von Alkanen

Alkane verbrennen in Luft oder Sauerstoff. Was dabei herauskommt, hängt davon ab, wie viel Sauerstoff vorhanden ist. Es kann sogar bis zur vollständigen Verbrennung gehen, wenn reichlich Luftzufuhr gegeben ist, verbrennen sie unter Bildung von Kohlendioxid und Wasser, wobei viel Wärme freigesetzt wird. Aber sie können auch unvollständig verbrennen. Wenn nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, holt sich der Wasserstoff immer zuerst das, was verfügbar ist. Es entsteht immer Wasser, aber auch Kohlenmonoxid oder Kohlenstoff sowie Kohlendioxid.
Kohlenmonoxid ist farblos, geruchlos und giftig und daher potenziell sehr gefährlich. Es stört den Sauerstofftransport im Körper. Kohlenmonoxid verbindet sich irreversibel mit einem Molekül im Blut, dem Hämoglobin. Normalerweise bindet sich der Sauerstoff an das Hämoglobin und wird mit dem Blutstrom durch den Körper dorthin transportiert, wo er benötigt wird.

Reaktionen von Alkanen mit Chlor oder Brom

Ein Gemisch aus Methan und Chlor reagiert, wenn es dem Sonnenlicht ausgesetzt wird. Es kommt zu einer Substitutionsreaktion. Eine Substitutionsreaktion ist eine Reaktion, bei der ein Atom in einem Molekül durch ein anderes Atom ersetzt wird.

Erklärung anhand von: CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

Das organische Produkt, CH3Cl, wird Chlormethan genannt und ist bei Raumtemperatur ein farbloses Gas; außerdem entstehen dampfige Chlorwasserstoff Dämpfe. In ähnlicher Weise bildet eine Mischung aus Methan und Bromdampf bei Sonneneinstrahlung Brommethan und Bromwasserstoff. Brommethan ist bei Raumtemperatur ebenfalls gasförmig, und Bromwasserstoff bildet ebenfalls dampfartige Dämpfe. In beiden Fällen ist es das UV-Licht des Sonnenlichts, das die Reaktion auslöst, indem es die Chlor- oder Brommoleküle in einzelne Atome spaltet. Ethan, CH3CH3, verhält sich ähnlich und bildet CH3CH2Cl oder CH3CH2Br. Die Dinge sind etwas komplizierter, wenn man die gleichen Reaktionen mit Propan durchführt.

Strukturformeln

Name Formel
(CnH2n+2)
Methan CH4
Ethan C2H6
Propan C3H8
n-Butan C4H10
n-Pentan C5H12
n-Hexan C6H14
n-Heptan C7H16
n-Octan C8H18
n-Nonan C9H20
n-Decan C10H22

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