Entdecken Sie die faszinierende Welt der organischen Chemie, beginnend mit den Grundlagen der Alkane, Alkene und Alkine! Dieses Buch führt Sie auf eine spannende Reise durch die Struktur, Nomenklatur und Reaktionen dieser fundamentalen Kohlenwasserstoffe. Tauchen Sie ein in die Geheimnisse der Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen, die die Eigenschaften dieser Moleküle bestimmen. Von Methan, dem Hauptbestandteil des Erdgases, bis hin zu komplexen Isomeren, die die Vielfalt organischer Verbindungen demonstrieren, werden alle wichtigen Aspekte verständlich erklärt. Lernen Sie die IUPAC-Nomenklatur kennen, die es ermöglicht, selbst komplizierte Moleküle eindeutig zu benennen, und verstehen Sie die Bedeutung von Radikalen in chemischen Reaktionen. Erfahren Sie, wie Alkene in Additionsreaktionen neue Verbindungen bilden und wie Alkine in der Schweißtechnik Anwendung finden. Dieses Buch ist der ideale Begleiter für Studierende, Schüler und alle, die ihr Wissen in organischer Chemie erweitern möchten. Mit klaren Definitionen, anschaulichen Beispielen und einer systematischen Einführung in die homologe Reihe der Alkane, die Strukturisomerie und die physikalischen Eigenschaften wie Siede- und Schmelzpunkte bietet es eine umfassende Grundlage für ein tieferes Verständnis der Materie. Werden Sie selbst zum Experten und meistern Sie die Herausforderungen der organischen Chemie – von den einfachsten Alkanen bis zu den komplexen Reaktionen der Alkine! Tauchen Sie ein in die Welt der Kohlenwasserstoffe und entschlüsseln Sie die chemischen Formeln, die unser Leben bestimmen. Die präzisen Erklärungen zur Nomenklatur ermöglichen es Ihnen, organische Verbindungen systematisch zu benennen und zu verstehen.
Alkane:
Als Alkane bezeichnet man Kohlenwasserstoffe mit der allgemeinen Formel C n H 2 n +2
Die Einfachbindungen der Alkane gelten als Strukturmerkmal.
Methan (CH4) ist der einfachste Kohlenwasserstoff.
Methan ist ein farb- und geruchloses Gas mit der Molmasse von 16u, welches brennbar ist.
Man kann Methan entweder durch Hydrolyse von Aluminiumcarbid (Al4 C3) oder durch die Reaktion von Natriumacetat mit festem Natriumhydroxid gewinnen.
Methan ist wesentlicher Bestandteil des Erdgases.
Zusammen mit Sauerstoff bzw. Luft bildet Methan ein hochexplosives Gemisch, welches in Kohlebergwerken vorkommt.
Methan wird als Heizgas verwendet und ist als Rohstoff bedeutend für die chemische Großindustrie.
Dort wird zum Beispiel durch thermische Spaltung Kohlenstoff als Ruß in feinster Verteilung und Wasserstoff hergestellt:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Der Ruß findet Verwendung in der Kautschuk- und Farbenindustrie, der Wasserstoff zur Hydrierung.
Ethan (CH 3 − CH 3 ) ist ebenfalls ein farbloses Gas, welches zudem auch Bestandteil des Erdgases ist.
Es findet, wie Methan auch, als Heizgas Verwendung.
Propan (CH 3 − CH 2 − CH 3 ) tritt in Erdgas auf.
Bei der Erdölgewinnung fällt Propan in großer Menge an.
Es wird in Stahlflaschen komprimiert und dient ebenfalls als Heizgas.
Homologe Reihe der Alkane:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Formal wird durch das Einfügen einer CH 2 -Gruppe eine neue Verbindung aus der vorangegangenen erzeugt.
Dadurch, dass die Verbindungen alle auseinander hervorgehen, haben sie die gleiche Bauweise und werden deshalb homologe Reihe genannt.
IUPAC-Nomenklatur:
Da es bei zunehmender Zahl von Kohlenstoffatomen immer mehr Isomere gibt, einigte man sich 1892 auf dem Genfer hemiekongress auf eine verbindliche Namensgebung. Heute gibt es einen Ausschuss der wegen dem ständigen Zuwachs an neuen Stoffen und Verbindungen an Problemen dieser Namensgebung arbeitet.
1. Als erstes sucht man die längste durchgängige Kohlenstoffkette. Diese Kette bildet den Stammnamen des Alkans.
2. Alle Nebenketten werden ebenfalls mit ihrem „Normalen Namen“ benannt. Allerdings wird anstatt der Endung -an die Endung -yl verwendet. Wenn gleiche Gruppen mehrfach auftreten wird vor dem Namen ein griechische Namenwort ergänzt.(-di, -tri, -tetra,...)
3. Nun wird die Hauptkette so durchnummeriert, das die übrigen Ketten an C-Atomen mit möglichst kleinen Zahlen gebunden sind.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
3-ethan-3,4-di-metyloctan
Radikale:
Alkane mit einem fehlenden H-Atom nennt man Radikale.
Diese werden benannt mit dem griechischen Zahlwort + -yl.
(Beispiel: Ethylradikal ⇒ CH 3 − CH 2 •).
Radikale sind aufgrund des ungepaarten Elektrons sehr kurzlebig (Lebensdauer von ≈ 10− s).
Isomerie:
Methan, Ethan und Propan haben eine eindeutige Zuordnung von Struktur- zu Summenformeln.
Bei Butan [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] sind zwei verschiedene Atomanordnungen möglich:
Diese beiden Möglichkeiten nennt man Isomere.
Das n-Butan und das i-Butan haben verschiedene physikalische und chemische Eigenschaften.
Bei Butan liegt eine STRUKTURISOMERIE, im speziellen Fall hier eine Kettenisomerie vor.
Bei wachsender Anzahl der Kohlenstoffatome steigt auch die Anzahl der Isomere:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Siede- und Schmelzpunkte der n-Alkane:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Alkene:
Alkene sind kettenförmige, ungesättigte
Kohlenwasserstoffverbindungen. Die Moleküle enthalten mindestens eine Doppelbindung zwischen zwei Kohlenstoffatomen und Einfachbindungen zwischen den übrigen Atomen.
Die allgemeine Formel der Alkene ist CnH2n und die Doppelbindungen der Alkene gelten als Strukturmerkmal.
Ethen (C 2 H 4 ) gilt als das größte organische Massenprodukt der chemischen Großindustrie.
Pro Jahr werden in der ganzen Welt über 25 Mio. t Ethen produziert. Ethen ist ein Pflanzenhormon.
Additionsreaktion:
Bei einer Additionsreaktion reagieren zwei verschiedene Ausgangsmoleküle zu einem Produktmolekül.
Bei der Reaktion mit Brom werden von den Alkenmolekülen zusätzliche Atome (hier die Bromatome) gebunden, ohne dass andere Atome abgespalten werden:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Nomenklatur:
Das Prinzip der Nomenklatur der Alkene ist gleich dem der Alkane, nur dass sie die Endung -en erhalten.
Alkine:
Alkine sind ebenso wie Alkene kettenförmige, ungesättigte Kohlenwasserstoffverbindungen. Die Moleküle enthalten eine Dreifachbindung zwischen zwei Kohlenstoffatomen und Einfachbindungen zwischen den übrigen Atomen.
Die allgemeine Formel der Alkine ist CnH2n-2 und die Dreifachbindungen der Alkine gelten als Strukturmerkmal.
Ethin (C2H2) wird zum Schweißen verwendet.
Es erreicht bei Verbrennung eine Temperatur von bis zu 3000°C.
Nomenklatur:
Häufig gestellte Fragen
Was sind Alkane und was ist ihre allgemeine Formel?
Alkane sind Kohlenwasserstoffe mit der allgemeinen Formel CnH2n+2. Einfachbindungen sind ihr Strukturmerkmal.
Was ist Methan und wofür wird es verwendet?
Methan (CH4) ist der einfachste Kohlenwasserstoff. Es ist ein farb- und geruchloses, brennbares Gas. Es wird als Heizgas verwendet und ist ein wichtiger Rohstoff für die chemische Großindustrie.
Wie wird Methan gewonnen?
Methan kann durch Hydrolyse von Aluminiumcarbid (Al4C3) oder durch die Reaktion von Natriumacetat mit festem Natriumhydroxid gewonnen werden.
Was sind Radikale und wie werden sie benannt?
Alkane mit einem fehlenden H-Atom nennt man Radikale. Sie werden benannt mit dem griechischen Zahlwort + -yl (z.B. Ethylradikal ⇒ CH3 − CH2•).
Was ist Isomerie und welche Arten gibt es bei Alkanen?
Isomerie tritt auf, wenn verschiedene Atomanordnungen für die gleiche Summenformel möglich sind. Bei Alkanen kann Strukturisomerie, speziell Kettenisomerie, vorkommen.
Was sind Alkene und was ist ihre allgemeine Formel?
Alkene sind kettenförmige, ungesättigte Kohlenwasserstoffverbindungen mit mindestens einer Doppelbindung. Ihre allgemeine Formel ist CnH2n.
Was ist Ethen und wofür ist es wichtig?
Ethen (C2H4) ist das größte organische Massenprodukt der chemischen Großindustrie und wird als Pflanzenhormon eingesetzt.
Was sind Alkine und was ist ihre allgemeine Formel?
Alkine sind kettenförmige, ungesättigte Kohlenwasserstoffverbindungen mit einer Dreifachbindung. Ihre allgemeine Formel ist CnH2n-2.
Wofür wird Ethin verwendet?
Ethin (C2H2) wird zum Schweißen verwendet, da es bei Verbrennung eine Temperatur von bis zu 3000°C erreicht.
Wie funktioniert die IUPAC-Nomenklatur für Alkane, Alkene und Alkine?
1. Suche die längste durchgängige Kohlenstoffkette (Stammnamen). 2. Benenne Nebenketten mit der Endung -yl. 3. Nummeriere die Hauptkette, sodass die übrigen Ketten an C-Atomen mit möglichst kleinen Zahlen gebunden sind. Alkene erhalten die Endung -en und Alkine die Endung -in.
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- Lasse Gerber (Author), 2001, Alkane, Alkene, Alkine, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/105299
