EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

170 170 Methan – Propan – Butan – Paraffin 7.3 Wichtige aliphatische Kohlenwasserstoffe Mit der Silbe „Alk“ als Platzhalter für die C-Atomanzahl unterscheidet man un- ter anderem folgende Stoffklassen: Methan Methan ist ein farb-, geruchloses und ungiftiges Gas. Es bildet mit einem Vo- lumsanteil von bis zu 90 % den Hauptbestandteil von Erdgas. Methan-Luft-Gemische sind explosiv. Die Explosionsgrenzen liegen zwischen 5,0 – 15 Vol-% Methan. In Steinkohlengruben kann Methan entstehen, und mit Kohlenstaub kommt es zu gefährlichen Explosionen, die man „ schlagende Wet- ter “ nennt. Daher muss der Methangehalt ständig durch Gasanalysen über- wacht werden. Der Methananteil der Troposphäre liegt bei 1,6 ppm. Die eine Hälfte stammt aus fossilen Brennstoffen, die andere Hälfte vom Celluloseabbau durch anae- robe Bakterien („Methangärung“). Methan zählt mit Kohlendioxid zu den sogenannten Treibhausgasen . Lässt man das Methangas nicht in die Atmosphäre entweichen, sondern sammelt es als „ Biogas “,so kann es als Energieträger eingesetzt werden. In der Technik verwendet man Methan für die Gewinnung von Wasserstoff, von Halogenalkanen (Abb. 171–3) und von Ruß, der bei unvollständiger Verbren- nung anfällt. Dieser Ruß dient als Füllstoff für Autoreifen, als Pigment in der Farbindustrie und für die Herstellung der Trockenbatterie. Die Hauptmenge von Methan wird allerdings nach wie vor als Brennstoff eingesetzt. Propan und Butan Propan und Butan sind unter Druck leicht verflüssigbar („ Flüssiggase “). Sie die- nen hauptsächlich als Heizgase (Campingkocher etc.). Einige Alkangemische sind unter folgenden Trivialnamen bekannt: Paraffin Paraffin ist die Bezeichnung für eine Mischung gereinigter Kohlenwasser- stoffe. 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 gewonnen werden und hauptsächlich aus Alkanen bestehen. Aliphaten Σ -formel Kennzeichen Hybride Bindungswinkel Alkan (gesättigt) C n H 2n+2 Alle C-Atome sp 3 -hybridisiert 109° Cycloalkan (gesättigt) C n H 2n Alle C-Atome sp 3 -hybridisiert (nicht immer realisierbar → Ringspannung) Alken (ungesättigt) C n H 2n C-Atome bei Doppelbindung Alkin (ungesättigt) C n H 2n-2 C-Atome bei Dreifachbindung 109° sp 2 -hybridisiert 120° sp-hybridisiert 180° Abb. 170–1: Molekülmodell des Methan Abb. 170–2: Verwendung von Methan Wasserstoff-Erzeugung Düngemittelherstellung Kunststoffe Polyester Polyurethan Kunstharze CH 4 Extraktionsmittel Lösungsmittel Gesättigte organische Verbindungen enthal- ten nur C–C-Einfachbindungen, ungesättig- te organische Verbindungen enthalten auch C=C-Mehrfachbindungen. Diese Bezeich- nung wird auch im Alltag verwendet, zB un- gesättigte Fettsäuren. zu „gesättigt" – „ungesättigt" Erdgas ist ein fossiler Rohstoff, der oft auch als Naturgas bezeichnet wird (engl: natural gas). Es enthält als Hauptbestandteil Me- than und wird aus Lagerstätten gewonnen. Der Transport erfolgt über Pipelines bzw. als LNG (liquefied natural gas) in Tankschiffen. Erdgas wird heute im großen Maßstab als Brennstoff eingesetzt, bzw. dient als wichti- ger Rohstoff für die chemische Industrie (zB Wasserstofferzeugung) zu Erdgas Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv