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Strukturformel der ersten zehn linearen Alkane.

EIN alkan ist einfach simple Kohlenwasserstoff ohne funktionelle Gruppen oder Doppelbindungen. Alkane sind gekennzeichnet durch die allgemeine Formel ${displaystyle {ce {C{_{n}}H{_{2}_{n}_{ 2}}}}}$ und wird sein gesättigte Kohlenwasserstoffe erwähnt.

Alkane können lineare oder verzweigte Ketten sein. Ein lineares Alkan hieß früher n-Alkan (n steht für normal), und ein verzweigtes Alkan heißt a Isoalkan. Ringförmige Alkane werden zu Cycloalkane erwähnt; diese haben die allgemeine Formel ${displaystyle {ce {C_{n}H_{2n}}}}$, genau wie die Alkene. Also sind sie Isomere von einander.

Die Alkane haben alle Namen mit der Endung Auf. Der Rest des systematischen Namens basiert auf der längsten Kette von Kohlenstoffatome in dem Molekül, plus den Namen der einzelnen Zweige. Ein Alkan ist ein gesättigter Kohlenwasserstoff.

Reaktivität

Alkane sind nicht sehr reaktiv, weil:

• sie sind gesättigte Kohlenwasserstoffe, Kohlenstoff und Wasserstoff haben fast das gleiche Elektronegativität (EN-Wert), sodass Kohlenstoff oder Wasserstoff praktisch nicht aufgeladen werden;
• es gibt keine Zentren, die Ladung erzeugen könnten, und somit Reaktivität basierend auf Gleitladungen.

Es können jedoch Reaktionen auftreten. Schließlich sind die Stoffe (leicht) entzündlich und eine Reaktion mit Sauerstoff (Oxidation) kann daher leicht stattfinden. Dies sind jedoch Reaktionen, bei denen (unbelastet) Radikale eine wichtige Rolle spielen. Es können auch andere Arten von Reaktionen stattfinden, wie z Halogene und Abbau (unter anderem Riss, unter Licht- oder Wärmeeinfluss).

Alle Alkane können mit verwendet werden Sauerstoff in einer Verbrennungsreaktion reagieren. Mit zunehmender Anzahl von C-Atomen in einem Molekül wird die Verbrennung des Stoffes schwieriger. Die Verbrennung erfolgt in der Gasphase und größere Moleküle sind weniger flüchtig.

Die allgemeine Gleichung für die vollständige Verbrennung von Alkanen lautet:

${displaystyle {ce {2C_{n}H_{{2n} {2}}{ }(3{n} 1) O2 -> (2{n} 2) H2O 2{n}CO2}}}$

Wenn nicht genügend Sauerstoff für eine vollständige Verbrennung vorhanden ist, Kohlenmonoxid und Kohlenstoff (Ruß) entstehen. Nachfolgend finden Sie Beispiele mit Methan:

${displaystyle {ce {2CH4 3O2 -> 4H2O 2CO}}}$

${Displaystil {ce {CH4 O2 -> 2H2O C}}}$

Alkane können auch mit a . reagieren Halogen (Fluor, Chlor, Brom und Jude). in einem solchen Halogenierungsreaktion einbiegen in Wasserstoffatome im Alkanmolekül durch ein Halogenatom ersetzt. Dies nennt man a Halogenalkan.

Anwendungen

Alkane werden als Grundprodukte in der chemischen Industrie verwendet. Als Brennstoff werden niedere Alkane verwendet (Erdgas, lpg, Benzin), oder wenn Lösungsmittel für organische Stoffe. Höhere Alkane werden als Schmieröl, beispielsweise Vaseline und Paraffin.

Eigenschaften

Schmelzpunkt (blau, in Grad Celsius) und Siedepunkt (rot, in Grad Celsius) der ersten 14 nein-Alkane.

unten normale Bedingungen sind die Alkane von ${displaystyle mathrm {CH_{4}} }$ bis um ${displaystyle mathrm {C_{4}H_{10}} }$ gasförmig, aus ${displaystyle mathrm {C_{5}H_{12}} }$ bis um ${displaystyle mathrm {C_{17}H_{36}} }$ flüssig und weiter von ${displaystyle mathrm {C_{18}H_{38}} }$ Fest.

Es Siedepunkt dauert pro hinzugefügt ${displaystyle mathrm {CH_{2}} }$um 20 bis 30 °C gruppieren. Die Erhöhung des Siedepunktes erklärt sich durch die größere Oberfläche des Moleküls, was bedeutet, dass die gegenseitigen Kräfte zwischen den Molekülen (Van-der-Waals-Kräfte) erhöhen, ansteigen.

Auch der Schmelzpunkt erhöht sich pro hinzugefügt ${displaystyle mathrm {CH_{2}} }$Gruppe, aber unter dem Siedepunkt. Schließlich hängt der Schmelzpunkt auch von der Stapelung der Moleküle im Kristallgitter ab.

Ein Alkan ist ein einfaches Kohlenwasserstoff. Kohlenwasserstoffe bestehen nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatome, die wie folgt beschrieben werden: das C für ein Kohlenstoffatom und das H für a Wasserstoffatom. Kohlenwasserstoffe sind unpolar Moleküle, weil Wasserstoff und Kohlenstoff ungefähr gleich sind Elektronegativität haben. Die Ladung ist gleichmäßig über das Molekül verteilt. Dies bedeutet, dass Kohlenwasserstoffe nicht leicht mit anderen Molekülen reagieren. Außerdem sind sie in Polarpol fast unlöslich Lösungen wie Wasser.Die Kohlenwasserstoffe lassen sich in drei Klassen einteilen: Alkane, Alkene und Alkine. Die Alkane haben alle einen Namen, der auf -aan endet, die Alkene enden alle auf -a und die Alkine enden auf -yn. Der Rest des systematischen Namens basiert auf der längsten Kette von Kohlenstoffatomen im Molekül plus dem Namen jedes seiner Zweige. Alkane können lineare oder verzweigte Ketten sein. Ein lineares Alkan bezeichnete man früher als n-Alkan (n steht für normal) und ein verzweigtes iso-Alkan.

Das einfachste Alkan ist Methan: ${displaystyle mathrm {CH_{4}} }$. Bei der Bildung von Alkanen mit mehreren Kohlenstoffatomen wird ein H-Atom durch ein C-Atom ersetzt. Kohlenstoff hat vier Elektronen in seiner Außenhülle. Alle vier dieser Elektronen müssen eine Bindung haben, damit das Alkan stabil ist. Alkane haben nur Einfachbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen. Die allgemeine Formel von Alkanen lautet ${displaystyle mathrm {C_{n}H_{2n 2}} }$. Für jedes C-Atom in einem Alkan müssen zwei Wasserstoffatome vorhanden sein. Die letzten beiden Wasserstoffatome befinden sich am Anfang und am Ende der Kette. Eine solche Gruppe von Stoffen, die einer allgemeinen Formel genügt, wird auch als homologe Reihe bezeichnet. Substanzen innerhalb einer homologen Reihe haben viele ähnliche chemische Eigenschaften. Dies ist auch bei den Alkanen der Fall. Alkane sind beispielsweise gute Brennstoffe: Beim Verbrennen wird viel Energie frei. Propan ist zum Beispiel in Campinggas.

Wenn das Molekül größer wird, wird die Schmelze- und Siedepunkt des Alkans. Alkane mit sechzehn oder mehr Kohlenstoffatomen befinden sich im festen Zustand bei Zimmertemperatur und werden auch die höheren Alkane genannt.

Das IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry, hat eine Reihe von Regeln für die Benennung von Kohlenwasserstoffen aufgestellt. Das Präfix des Namens gibt die Anzahl der C-Atome an.

Cycloalkane

Eine besondere Art von Alkanen sind die Cycloalkane. Diese sind ringförmig, und das einfachste Cycloalkan besteht aus drei Kohlenstoffatomen und heißt Cyclopropan Cyclo genannt, weil es rund ist, Cram wegen der drei Kohlenstoffe und mit dem Suffix, weil es ein Alkan ist). Aufgrund ihrer Ringform haben Cycloalkane zwei Wasserstoffatome weniger als normale Alkane, um die äußerste Elektronenregel zu erfüllen. Cycloalkane haben weder am Anfang noch am Ende ein zusätzliches Wasserstoffatom. Das liegt daran, dass sie rund sind.

Alkane beschrieben

Gasförmige Alkane

Methan ist der einfachste Kohlenwasserstoff Methan (${displaystyle mathrm {CH_{4}} }$, Sumpfgas), entdeckt von Alessandro Volta im 1778, ist der Hauptbestandteil von Erdgas. Es kommt in natürlicher Form in Verbindung mit vor Petroleum und andere fossile Brennstoffe und hat einen ähnlichen geologischen Ursprung, der aus verrotteten Überresten organischen Materials stammt. Es ist bei Raumtemperatur und normal Luftdruck ein Gas.

Ethan ist der zweite gesättigte Kohlenwasserstoff. Das Molekularformel ist ${displaystyle mathrm {C_{2}H_{6}} }$ und der Strukturformel ist ${displaystyle mathrm {CH_{3}!-!CH_{3}} }$. Unter normalen Umständen ist Ethan a Farbe- und geruchloses Gas. Neben Methan ist es ein Bestandteil von Erdgas, als Erdgas wird Ethan hauptsächlich zum Heizen von Verbrennung. Es dient auch als Rohstoff für die Synthese von Ethylen, Essigsäure und andere chemische Verbindungen.

Propan ist der dritte in der Reihe. Die Summenformel lautet ${displaystyle mathrm {C_{3}H_{8}} }$ und die Strukturformel ist ${displaystyle mathrm {CH_{3}!-CH_{2}!-!CH_{3}} }$. Das Gas wird aus Erdöl gewonnen. Es ist ein farb- und geruchloses Gas bei Raumtemperatur, das hochentzündlich ist. Weil es schwerer ist dann Himmel, kann es bei unzureichender auftreten Belüftung sich tief am Boden ansammeln, was zu einer gefährlichen Situation führen kann.

Butan ist der vierte. Die Summenformel lautet ${displaystyle mathrm {C_{4}H_{10}} }$ und die Strukturformel ist ${displaystyle mathrm {CH_{3}!-CH_{2}!-CH_{2}!-!CH_{3}} }$. Butan ist bei Raumtemperatur ein brennbares Gas, das Treibstoff wird eingesetzt. Es hat auch zahlreiche Anwendungen in der chemischen Industrie. Es wird aus Erdöl gewonnen.

Flüssige Alkane

die Alkane Pentan (${displaystyle mathrm {C_{5}H_{12}} }$) bis einschließlich Hexadecan (${displaystyle mathrm {C_{16}H_{34}} }$) sind bei Raumtemperatur flüssig. Pentan ist sehr flüchtig, Hexadecan ist viskos, und die Zwischenalkane haben physikalische Eigenschaften zwischen diesen beiden Extremen.

feste Alkane

Alle Alkane von Heptadecan (${displaystyle mathrm {C_{17}H_{36}} }$) sind bei Raumtemperatur Feststoffe. Je länger die Kohlenstoffkette des Alkans ist, desto besser sind die physikalischen Eigenschaften von Polyethylen angefahren wird.

Siehe auch

• Olefin
• Alkin

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