9 92 Du hast sicher schon einmal bemerkt, dass die Flammen von Kerzen oder Teelichtern rußen. Ruß besteht aus Kohlenstoff-Atomen und entsteht zB bei der unvollständigen Verbrennung von Paraffin. Paraffin ist ein Erdölprodukt und seine Moleküle bestehen nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoff-Atomen. In diesem Kapitel wirst du neben Paraffin auch noch andere wichtige Kohlenwasserstoffe wie Methan, Propan und Butan und ihre Verwendung kennenlernen. Die Kohlenwasserstoffe Warum ist Kohlenstoff ein „Tausendsassa“ der Chemie? Viele Stoffe des Alltags enthalten Kohlenstoff. Beispiele sind fossile Brennstoffe, Kunststoffe, Arzneimittel (B1) und die Verbindungen, aus denen Pflanzen und Tiere bestehen. Die organische Chemie beschäftigt sich hauptsächlich mit den Verbindungen des Kohlenstoffs. Derzeit sind viele Millionen organische Verbindungen bekannt und es kommen täglich weitere hinzu. Der Grund für diese große Anzahl an Verbindungen sind die besonderen Eigenschaften des Kohlenstoff-Atoms. Das Kohlenstoff-Atom ist sehr klein und hat vier Außenelektronen. Jedem Atom fehlen noch vier Elektronen, um den Edelgaszustand zu erreichen. Ein KohlenstoffAtom kann also vier Bindungen eingehen. Dabei entstehen stabile lange Ketten und Ringe. Alkane – Alkene – Alkine Gesättigte Kohlenwasserstoffe heißen in der Fachsprache Alkane. Diese Verbindungen haben nur Einfachbindungen zwischen den einzelnen Kohlenstoff-Atomen. Methan (CH4) ist das einfachste Alkan (B2, B3). Es ist ein farb- und geruchloses Gas und verbrennt mit bläulicher Flamme zu Kohlenstoffdioxid-Gas und Wasser: CH4 + 2 O2 ¥ CO2 + 2 H2O + Energie Methan-Gas ist der Hauptbestandteil von Erdgas. Es bildet sich auch in Mülldeponien, in Kläranlagen und in Biogas-Anlagen. Recherchiere, was Wiederkäuer mit Methan zu tun haben! Ethan (C2H6) ist ein leichtes Gas und in Erdgas enthalten. Propan (C3H8) wird zum Heizen verwendet. Butan (C4H10) dient als Feuerzeuggas und Treibgas in Spraydosen. Ab Pentan (C5H12) sind die Alkane bei Zimmertemperatur flüssig. Alkane, deren Moleküle aus mehr als sechzehn C-Atomen bestehen, sind bei Zimmertemperatur fest. Der Feststoff Octadecan (C18H38) ist Paraffin und wird zur Herstellung von Kerzen verwendet. B1 Arzneimittel: organische Chemie des 20. und 21. Jahrhunderts H H H H C B2 Strukturformel des MethanMoleküls (CH4) Die Chemie der Kohlenstoffverbindungen wird als organische Chemie bezeichnet. H 109,5° H H C H CH4 B3 Dreidimensionales Modell des Methan-Moleküls Name Summenformel Siedepunkt Methan CH4 – 162 °C Ethan C2H6 – 89 °C Propan C3H8 – 42 °C Butan C4H10 – 1 °C Pentan C5H12 + 36 °C Hexan C6H14 + 69 °C Heptan C7H16 + 98 °C Octan C8H18 + 126 °C ï Die allgemeine Summenformel der Alkane ist CnH2n+2. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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