Alkane 09:42 min

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Transkript Alkane

Guten Tag und herzlich willkommen. Dieses Video heißt: Alkane. Der Film ist wie folgt gegliedert: 1. Kohlenwasserstoffe 2. Summenformel und Struktur 3. Nomenklatur 4. Physikalische Eigenschaften   1. Kohlenwasserstoffe Schon aus dem Namen lässt sich ableiten, dass Kohlenwasserstoffe aus den chemischen Elementen Kohlenstoff C und Wasserstoff H bestehen. Sie stellen sozusagen die Elternverbindungen aller organischen Verbindungen dar. Kohlenwasserstoffe gewinnt man aus Kohle, Erdöl und Erdgas. Der Mensch gewinnt aus Kohlenwasserstoffen Lösungsmittel, Kunststoffe, Detergenzien und Arzneimittel. Es gibt verschiedene Kohlenwasserstoffe. Ein Teil der Kohlenwasserstoffe heißt Alkane. Darüber hinaus gibt es auch noch andere Vertreter.

  1. Summenformel und Struktur Alkane sind gesättigte, man sagt auch aliphatische Verbindungen. Das bedeutet, dass sie nur Einfachbindungen ausbilden, sowohl zwischen den Kohlenstoffatomen als auch zwischen den Kohlenstoffatomen und den Wasserstoffatomen. Doppelbindungen und Dreifachbindungen treten in anderen Kohlenwasserstoffen auf. In Alkanen gibt es sie nicht. Die Kohlenstoffatome in Alkanen sind sp3 hybridisiert. Jedes Kohlenstoffatom befindet sich im Zentrum eines Tetraeders, an dessen Eckpunkten sich die Bindungsatome befinden. Die Bindungswinkel betragen etwa 109 °. Ich möchte die ersten Vertreter der Alkanen, mit Summenformel und Namen benennen: CH4 - Methan C2H6 - Ethan C3H8 - Propan C4H10 - Butan C5H12 - Pentan C6H14 - Hexan C7H16 - Heptan C8H18 - Octan C9H20 - Nonan und C10H22- Decan Zwischen Methan und Ethan besteht eine Differenz von CH2, genauso wie zwischen Ethan und Propan, Propan und Butan, Butan und Pentan, Pentan und Hexan und so weiter und so weiter. Verbindungen, deren Vertreter sich jeweils um so eine Differenz CH2 unterscheiden, bilden eine homologe Reihe. Die Gruppe CH2 bezeichnet man als Methylen-Gruppe. Die allgemeine Summenformel der Alkane lautet: CnH2n+2. In der organischen Chemie reicht es häufig nicht, die Summenformel einer Verbindung zu benennen. Nehmen wir zum Beispiel CH4. Die Aussagekraft dieser Formel ist gering. Einen ganz anderen Eindruck über das Molekül gewinne ich, wenn ich die Strukturformel rechts aufschreibe. Links Summenformel, rechts Strukturformel. Durch die Strukturformel habe ich die Konstitution, der einzelnen Bausteine des Moleküls angegeben. Nehmen wir ein etwas größeres Alkanmolekül. Es soll aus 4 Kohlenstoffatomen bestehen. Zunächst nehmen wir eine einfache Kohlenstoffkette und rechts daneben soll diese Kette verzweigt sein. Beide Moleküle sind nicht identisch. Bei der linken Verbindung handelt es sich um n-Butan, bei der rechten Verbindung um Isobutan. Isobutan nennt man mit systematischen Namen 2-Methylpropan. Wenn gleiche Summenformeln, aber verschiedene Strukturformeln vorliegen, so spricht man von Isomeren. Wenn es sich um verschieden Stellungen der einzelnen Atome handelt, so spricht man, wie hier, von Konstitutionsisomeren. Wie groß ist die Zahl der Isomere in den ersten Alkanen? Wie man sieht, beträgt die Zahl der Isomere bei den ersten 3 Vertretern 1. Es existieren praktisch keine Isomere. Dann 2, 3, 5, 9 und 18 und wir können annehmen, dass diese Zahl stark zunimmt. Wenn jeweils nur eine Struktur vorliegt, so ist das eigentlich nicht sinnvoll von Isomeren zu sprechen. Wir können auch sagen, bei den ersten 3 Vertretern der Alkane gibt es keine Isomere.

  2. Nomenklatur Unter der Nomenklatur versteht man die systematische Benennung der Alkane nach IUPAC. Betrachten wir zunächst einige Gruppen: CH3 ist Methyl, CH2-CH3 ist Ethyl, CH2-CH2-CH3 ist n-Propyl. Liegt beim Propyl eine Verzweigung vor, so spricht man vom Isopropyl. Eine Isopropylgruppe nennt man nach IUPAC:  Prop-2 yl-Gruppe. Eine verzweigte Butyl-Gruppe ist die tertiär-Butyl-Gruppe. Hier handelt es sich um Kohlenwasserstoffreste. Man sagt auch Alkyl-Reste. Manchmal spricht man auch von Substituenten. Kohlenstoffatome werden je nach Lage im Molekül verschieden bezeichnet. Wir betrachten hier jeweils die blau markierten Kohlenstoffatome und schauen an wie viel rot markierte Kohlenstoffatome diese umgeben. Wenn nur ein Kohlenstoffatom in Nachbarschaft vorhanden ist, spricht man von einem primären Kohlenstoffatom. Bei 2 gebundenen Kohlenstoffatomen spricht man von einem sekundären Kohlenstoffatom. Der Fall eines tertiären Kohlenstoffatoms liegt vor, wenn dieses von 3 Kohlenstoffatomen in der Bindung umgeben wird. Wenn ein Kohlenstoffatom mit 4 Kohlenstoffatomen verbunden ist und mit keinerlei Wasserstoffatomen, so nennt man es ein quartäres Kohlenstoffatom. Für die einwandfreie Verständigung ist es notwendig, ein Alkan korrekt zu benennen. Betrachten wir einmal dieses Alkan. Aus Gründen der Einfachheit, lasse ich die Wasserstoffatome weg. Zunächst suchen und finden wir die längste Kohlenstoffkette. Dann nummerieren wir diese Kohlenstoffkette und zwar so, dass die Summe der Zahlen an denen sich die Substituenten befinden, möglichst klein ist. In dem Fall geschieht das von links nach rechts. Wir nummerieren von 1 bis 6. Nun notiert man die Positionen der Substituenten. Mehrere Substituenten werden durch die griechischen Buchstaben di, tri und so weiter bezeichnet. Bei verschiedenen Substituenten ziehen wir das Alphabet zurate. Das heißt Ethyl vor Methyl. Wie heißt nun unser Alkan? 2,3-Dimethyl-hexan

  3. Physikalische Eigenschaften Die chemischen Bindungen in den Alkanmolekülen CC und CH sind unpolar. Es sind unpolare Atombindungen. Daher sind auch die Moleküle unpolar. Es ergeben sich für Alkane relativ niedrige Siedetemperaturen. Alkane mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind gasförmig. Alkane, die 5 bis 20 Kohlenstoffatome besitzen, sind flüssig. Und erst wenn ein Alkan mehr als 20 Kohlenstoffatome enthält, ist es fest. Alkane sind mit Wasser nicht mischbar. Man sagt auch dazu: Sie mögen das Wasser nicht. Sie sind hydrophob. Fett hingegen versetzt Alkane in gute Laune. Sie können spielend Fett auflösen. Man nennt sie daher auch lipophil, fettliebend. Alkane sind praktisch mit Wasser nicht mischbar. Gute Mischbarkeiten erzielt man mit Alkanen, wenn man die Lösungsmittel Alkohol, Benzin, Ether oder Chloroform verwendet. In jedem Verhältnis sind sie mit Alkanen mischbar.

Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute. Auf Wiedersehen.

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3 Kommentare
  1. Default

    Vielen Dank!!!

    Von Mailone, vor fast 2 Jahren
  2. Default

    Danke

    Von Lorenzo Eyer, vor mehr als 3 Jahren
  3. Victorias secret pink love

    Perfekt vielen vielen dank (:

    Von Honey Blossom, vor etwa 4 Jahren