Stoffe, Schulbuch

45 Erdöl und Erdgas bestehen aus Kohlenwasserstoffen Abb. 45.1: 2 unterschiedliche Moleküle haben dieselbe Summenformel. Dies nennt man Isomerie, die Stoffe sind Isomere. Abb. 45.3: Unverzweigte Alkan-Moleküle lassen sich leichter zu einem Kristallgitter ordnen als verzweigte. Abb. 45.2: Strukturformel, Halbstrukturformel und Kurzschreibweise von Butan C 4 H 10 C C C C H H H H H H H H H H C C C H H C H H H H H H H H Butan Methyl-propan Unverzweigte Alkane Verzweigte Alkane C C C C H H H H H H H H H H H 3 C H 2 C C H 2 CH 3 Ein Alkan mit n C-Atomen hat die Summenformel C n H 2n+2 , also doppelt so viele H-Atome wie C-Atome und für beide Enden des Moleküls jeweils ein zusätzliches H-Atom. Die Schmelz- und Siedepunkte der Alkane steigen mit stei- gender Kettenlänge an. Diese gleichmäßige Veränderung, sowohl der Mole- küle als auch verbunden damit bestimmter Eigenschaften, nennt man eine homologe Reihe . Bis zu vier C-Atomen sind die n-Alkane bei Zimmertempe- ratur gasförmig, ab 5 bis zu 16 C-Atomen sind sie flüssig, darüber wachsartig fest. Auch die Viskosität (Zähigkeit) der Flüssigkeiten steigt mit zunehmender Kettenlänge. Unter Isomerie versteht man das Auftreten mehrerer Strukturformeln zu einer Summenformel. (Abb. 45.1) Bei vier C-Atomen gibt es zwei Isomere, bei fünf C-Atomen drei, bei sechs C-Atomen fünf, bei zehn C-Atomen aber schon 75 Isomere. Bei noch größeren Molekülen steigt die Zahl der möglichen Iso- mere rasch an, sodass man bald Tausende Isomere zu einer Summenformel vorliegen hat. Daher ist die Benennung als Iso-Alkane nicht sinnvoll, da es bereits 74 Iso-Decane gibt, die ja durch ihre Namen unterschieden werden sollen. Aus diesem Grund hat man ein neues Benennungssystem entwickelt, bei dem man die Namen konstruieren kann, wenn man die Strukturformel kennt, und umgekehrt. Es wurde eine weltweite Vereinigung von Chemikern gegründet, die IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), also internationale Vereinigung für reine und angewandte Chemie. Diese Vereinigung legt fest, wie Substanzen in der Chemie zu benennen sind. Auch die verzweigten Alkane sind den n-Alkanen, was Wasserunlöslichkeit, Brennbarkeit und Siedepunkte betrifft, sehr ähnlich. Bei den Schmelzpunk- ten treten jedoch große Abweichungen auf. Verzweigte Ketten lassen sich sehr schlecht in ein Kristallgitter einfügen, die Moleküle sind „sperrig“. So können verzweigte Alkane mit bis ca. 30 C-Atomen im Molekül noch flüssig sein. Allerdings sind sie dann sehr zähflüssig. Man verwendet solche Sub- stanzen als Schmieröle. Übungen zu den Formelschreibweisen Fülle die leeren Kästchen mit den entsprechenden Formelbildern! C H C C C H H H H H H H H H C H CH 3 CH 3 H 3 C C H C H 2 CH 3 H 3 C CH 3 Kurzschreibweise Halbstrukturformel Strukturformel 29t9zf Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv