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Transkript Alkane – Eigenschaften

Hallo und herzlich willkommen! In diesem Film geht es um das Thema Alkane, wobei ich mich auf eine allgemeine Einführung beschränken möchte. Nach dem Film wirst du wissen, was Alkane sind, wie sie grundsätzlich aufgebaut sind und welche Eigenschaften sie besitzen. Jetzt solltest du bereits wissen, was eine kovalente oder Atombindung ist, was Dipole sind und was Hybridisierung in der organischen Chemie bedeutet.   Zunächst zur Definition: Alkane, die man auch Peraffine nennt, sind Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff, mit dem Symbol C, und Wasserstoff, mit dem Symbol H, bestehen und die keine Mehrfachbindungen aufweisen. Man sagt auch Alkane sind die gesättigten Kohlenwasserstoffe. Wobei gesättigt bedeutet, dass keine Mehrfachbindungen vorhanden sind und Kohlenwasserstoffe bedeutet, dass die Verbindungen nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen. Ein einfaches Beispiel für ein Alkan wäre ein Molekül, dass aus zwei Kohlenstoffatomen und sechs Wasserstoffatomen besteht, die alle mit Einfachbindungen aneinander gebunden sind. Die Summenformel dieser Verbindung würde lauten C2H6 und ihr Name ist Ethan. Diese Verbindungen, die Alkane, unterteilt man in zwei Typen zunächst. Und zwar cyclische, das heißt ringförmige Alkane, und acyclische, das heißt offenkettige Alkane. Die offenkettigen Alkane wiederum unterteilt man in sogenannte neo-Alkane, das heißt unverzweigte offenkettige Alkane und iso-ALkane, das sind verzweigte offenkettige Alkane.  Sowohl für cyclische, als auch für acyclische Alkane kann man jeweils allgemeine Summenformeln formulieren. Im Falle der cyclischen Alkane lautet diese allgemeine Summenformel CnH2n, was nichts anderes bedeutet, als dass die Verbindung aus n Kohlenstoffatomen und doppelt so vielen, d. h. 2n, Wasserstoffatomen besteht. ein Beispiel dafür wäre eine Verbindung, die aus fünf Kohlenstoffatomen besteht, die ringförmig miteinander verbunden sind, über Einzelbindungen und bei denen die anderen Bindung mit Wasserstoffatomen, man sagt, gesättigt sind. Diese Verbindung hat die Summenformel C5H10, also fünf Kohlenstoffatome und zehn Wasserstoffatome. Der Name dieser Verbindung ist Cyclopentan. Ein Beispiel für ein offenkettiges Alkan wäre eine Verbindung die aus fünf Kohlenstoffatomen besteht, die in einer Reihe miteinander verbunden sind und bei denen die freien Bindungen auch wieder mit Wasserstoffatomen abgesättigt wurden. Diese Verbindung würde aus fünf Kohlenstoffverbindungen und zwölf Wasserstoffatomen bestehen, also C5H12 wäre ihre Summenformel. Ihr Name lautet n-Pentan, also Neopentan. Eine wichtige Eigenart der Atome besteht darin, dass alle Atome sp3-hybridisiert sind. Was bedeutet das konkret? Das heißt einfach nur, dass jedes C-Atom vier Bindungspartner besitzt, über die es mit vier Einzelverbindungen verbunden ist und das alle Bindungswinkel ungefähr 109° betragen, den bekannten Tetraederwinkel. Das möchte ich noch einmal kurz anhand der Verbindung Methan, das heißt CH4, erläutern. Würde man diese Verbindung als Strukturformel aufzeichnen, dann hätte man ein C-Atom, das mit Einfachbindungen an vier Wasserstoffatome gebunden ist. Allerdings wird diese Darstellungsform der Realität nicht ganz gerecht, weshalb es eine zweite Darstellungsform der Strukturformeln gibt, und zwar die Perspektivische. Man zeichnet dazu zwei der Bindungen als einfache Striche hin, die in diesem Fall nach links unten und rechts unten weisen. Eine dritte Bindung würde man in diesem Fall als Keil aufzeichnen, der in diesem Falle nach links oben weist und am C sein dünnes Ende besitzt und am H in diesem Fall sein dickes Ende. Die vierte Bindung würde man als gestrichelten Keil hinzeichnen, bei dem das dünne Ende beim H liegt und das dicke Ende beim C. Wie soll man diese Darstellungsweise verstehen? Nun, es ist so gemeint, dass die beiden als einfache Striche gezeichneten Bindungen sozusagen in der Tafelebene liegen. Der voll ausgemalte Keil ragt aus der Tafel hinaus und der schraffiert gezeichnete Teil ragt in die Tafelebene hinein. Stellt man sich dieses Molekül nun perspektivisch vor, so ergibt sich ein sogenanntes Tetraeder, bei dem die Ecken des Tetraeders von Wasserstoffatomen besetzt wurden und in einem solchen Tetraeder betragen die Winkel immer 109°. Noch einmal zur Wiederholung: die linke Art der Darstellung des Methans wäre die sogenannte normale Strukturformel des Methans und die rechte Darstellungsweise wäre die perspektivische Strukturformel, in sogenannter Keilstrichschreibweise.  Eine weitere wichtige Eigenschaft von Alkanen: Alkane sind keine Dipole. Zwar besitzen wir, zum Beispiel im Methan, Atome mit unterschiedlichen Elektronegativitäten, nämlich Wasserstoff mit einer niedrigeren und Kohlenstoff mit einer etwas höheren und damit besitzen wir auch einzelne Dipolmomente, aber wenn wir sie zu einem Gesamtdipolmoment zusammen addieren, dann löschen sie sich bedingt durch die symmetrische Molekülform aus. Das heißt das Gesamtdipolmoment beträgt 0. Welche praktische Konsequenz hat diese Tatsache? Ganz einfach: Alkane sind nicht in Wasser löslich, dafür sind sie in Fett löslich. Man sagt auch sie seien hydrophob, das heißt wasserängstlich bzw. lipophil, das heißt fettfreundlich. Eine weitere wichtige Eigenschaft von Alkanen ist die, dass sie relativ niedrige Siedepunkte besitzen. Woran liegt das? Nun ja, Siedepunkte hängen immer damit zusammen, welche Kräfte zwischen den beiden Molekülen, die benachbart sind, wirken. In diesem Fall habe ich zwei Propanmoleküle hin gemalt, also zwei Moleküle jeweils mit der Summenformel C3H8. Wenn man eine Substanz zum Sieden bringen möchte, dann heißt das ja nichts Anderes, als das man die Moleküle, die in der Flüssigkeit noch eng aneinander geschmiegt sind, voneinander trennt, auf das sie im gasförmigen Zustand völlig getrennt voneinander durch den Raum flitzen. Und das ist nur dann möglich, wenn man die sogenannten intermolekulären Kräfte, also die Kräfte, die die verschiedenen Moleküle zusammen halten, aufbricht. In der Regel sind es drei Kräfte, die dabei eine Rolle spielen können. Das sind zum Einen die sogenannten Wasserstoffbrücken, zum Anderen die permanenten Dipole und zum Dritten die Van-der-Waals-Kräfte. Da Alkane aber nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen, können sie keine Wasserstoffbrücken bilden. Und da Alkane völlig unpolar sind, bilden sie auch keine permanenten Dipole. Das heißt die einzige intermolekulare Kraft, die beim Sieden, im Falle von Alkanen, überwunden werden muss, ist die Van-der-Waals-Kraft. Und von allen drei möglichen Kräften ist sie die Schwächste. Deshalb haben Alkane relativ niedrige Siedepunkte.   Eine weitere Eigenschaft von Alkanen: Alkane sind relativ reaktionsträge. Das liegt zum Einen daran, dass die C-C-Bindungen und die C-H-Bindungen sehr stabil sind, das heißt sie sind schwer zu knacken und zum Anderen, dass bei einem Alkan keine weiteren funktionellen Gruppen vorhanden sind. Und wie man weiß, sind funktionelle Gruppen meistens der Teil eines Moleküls, an dem die Reaktion stattfindet. Und welche praktische Wirkung hat diese Reaktionsträgheit? Nunja, es müssen entweder hohe Aktivierungsenergien aufgebracht werden, um eine Reaktion ablaufen zu lassen oder man muss Katalysatoren einsetzen.   So in diesem Video haben wir gelernt:   - was Alkane sind - welche allgemeinen Eigenschaften sie besitzen   Zu diesen Eigenschaften gehört die Tatsache, dass Alkane unpolar sind, dass sie einen niedrigen Siedepunkt besitzen und dass sie reaktionsträge sind.   Vielen Dank fürs Zuschauen, tschüss und bis zum nächsten Mal.

Informationen zum Video
8 Kommentare
  1. L%c3%a4cheln2

    Nein, es gibt nur das Video zur Hybridisierung von Kohlenstoff. Ein allgemeineres Video gibt es nicht (von mir).

    Von Götz Vollweiler, vor fast 2 Jahren
  2. Default

    Können Sie mir bitte den Link schicken? Weil ich hab bei Hybsridisierung nur die vom Kohlenstoff und die Bindungen gesehen, jedoch weiß ich nicht ob dies das richtige video ist, oder ob es noch ein verallgemeinertes Vide zur hybridisierung gibt

    Von Saramaggi, vor fast 2 Jahren
  3. L%c3%a4cheln2

    Ein Dipol ist in der Chemie ein Molekül, bei dem die Ladungen nicht gleichmäßig verteilt sind. Ich habe dazu hier auch ein Video gedreht.

    Hybridisierung ist die Mischung von Atomorbitalen zu Molekül- (Bindungs-)orbitalen. Auch hierzu gibt es ein Video von mir.

    Komisch, dass Du die Videos nicht gefunden hast. Hast Du überhaupt gesucht?

    Von Götz Vollweiler, vor fast 2 Jahren
  4. Default

    Kann mir jemand bitte kurz und knapp sagen was mit dipol gemeint ist? Und was eine hybridisierung ist?

    Von Saramaggi, vor fast 2 Jahren
  5. Rtzdfhfgh

    Danke!

    Von Luggiii, vor fast 3 Jahren
  1. Default

    Klasse Video!

    Von Om Info, vor etwa 3 Jahren
  2. Default

    Super erklärt!

    Von Laha, vor etwa 4 Jahren
  3. Ich2

    Schön kompakt erklärt.
    Danke

    Von Dflow, vor etwa 4 Jahren
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