EL-MO II Moleküle, Schulbuch

22 Vorkommen und Gewinnung Viele Alkane kommen im Erdöl bzw. im Erdgas vor und werden auch durch Destilla- tion daraus gewonnen. Bei der trockenen Destillation von Holz und Kohle werden ebenfalls Alkane gebildet. Allerdings lassen sich nur die kurzkettigen Alkane (C 1 –C 5 ) als Reinstoffe gewinnen. Bei den höheren Alkanen liegen die Siedepunkte so nah beisammen, dass man durch Destillation keine Einzelsubstanzen gewinnen kann. Die Trennung in n-Alkane, die als Motorentreibstoffe unerwünscht sind, und in iso- Alkane kann zB durch Einschlussverbindungen mit Harnstoff erfolgen. Höhere Al- kane können aus anderen Verbindungen, zB Halogenalkanen, Alkenen oder Carbon- säuren, hergestellt werden. (Abb. 22.2) Wichtige Alkane Methan Methan ist ein farb-, geruchloses und ungiftiges Gas (Abb. 22.1). Es bildet mit einem Volumanteil von bis zu 90 % den Hauptbestandteil von Erdgas. Methan gilt als Be- standteil der Uratmosphäre der Erde. (Siehe Elemente, Kap. 6.) Methan-Luft-Gemi- sche sind explosiv. Die Explosionsgrenzen liegen zwischen 5,0–15 Vol.-% Methan. In Steinkohlengruben kann Methan entstehen und mit Kohlenstaub kommt es zu ge- fährlichen Explosionen, die man „schlagende Wetter“ nennt. Daher muss der Me- thangehalt ständig durch Gasanalysen überwacht werden. Der Methananteil der Troposphäre liegt bei 1,6 ppm. Die eine Hälfte stammt aus fossilen Brennstoffen, die andere Hälfte vom Celluloseabbau durch anaerobe Bakterien („Methangärung“). Methan zählt mit Kohlenstoffdioxid zu den so genannten Treibhausgasen . (Siehe Elemente, Kap. 6.3) Lässt man das Methangas nicht in die Atmosphäre entweichen, sondern sammelt es als „Biogas“, kann es als Energieträger eingesetzt werden. In der Technik verwendet man Methan für die Gewinnung von Wasserstoff („Synthe- segas“, siehe Elemente, Kap. 5.2), von Halogenalkanen und von Ruß, der bei der un- vollständigen Verbrennung anfällt. Dieser Ruß dient als Füllstoff für Autoreifen, als Pigment in der Farbindustrie und für die Herstellung der Trockenbatterie. Die Haupt- menge von Methan wird allerdings nach wie vor als Brennstoff eingesetzt. Propan und Butan Propan und Butan sind unter Druck leicht verflüssigbar („Flüssiggase“). Sie dienen hauptsächlich als Heizgase (Campingkocher etc.). Einige Alkangemische sind unter folgenden Trivialnamen bekannt: Petrolether Petrolether ist eine Mischung von Verbindungen mit 5 bzw. 6 C-Atomen. Er dient hauptsächlich als Lösungsmittel. Paraffin Paraffin ist die Bezeichnung für eine Mischung gereinigter Kohlenwasserstoffe. Je nach Kettenlänge unterscheidet man zwischen Paraffinöl (C 12 –C 16 ) und Hartparaffin (C 22 –C 40 ). Benzin, Kerosin, Dieselöl, Heizöle Diese aus dem Alltag bekannten Produkte sind Stoffgemische, die aus Erdöl gewon- nen werden und hauptsächlich aus Alkanen bestehen. (Gewinnungsmethoden und Qualitätskriterien dieser Stoffe werden in Kap. 7 genauer besprochen.) ■ 22.1: Methan spielt als Bestandteil der Uratmosphäre und als Treib- hausgas in der heutigen Atmosphäre eine wichtige Rolle. Wieder- hol aus Elemente Kap. 6.1 und 6.3! ■ 22.2: Methan ist der Rohstoff für die Synthese von Ammoniak. Wie wird aus Methan das Ammoniak-Synthesegas erzeugt? (Nimm eventu- ell das Buch aus dem Vorjahr – Elemente, Kap. 5.2 – zu Hilfe!) ÜBungen Wasserstoff-Erzeugung Düngemittelherstellung Kunststoffe Polyester Polyurethan Kunstharze CH 4 Extraktionsmittel Lösungsmittel KW Brennstoff CH 4 ... Erdgas (Hauptbestandteil) C 3 H 8 ... „Flüssiggas“ C 4 H 10 ... „Flüssiggas“ C 5 –C 8 ... Benzin C 10 –C 16 ... Kerosin C 10 –C 18 und teilweise längerkettige ... Diesel Heizöl extraleicht Abb. 22.3: Verwendung von Methan Abb. 22.2: Bekannte Alkane und Alkanmischungen Abb. 22.1: Molekülmodell des Methans KOHlenWaSSerSTOFFe 2 Nur zu Prüfzwecken – Eigent m des Verlags öbv