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Chemie · Jahrgang 9, 10 · Basiswissen

Kohlenwasserstoffe – vom Campinggas zum Benzin

Das lernst du

  1. Ich erkläre, warum Kohlenstoff Ketten bildet.
  2. Ich benenne die ersten zehn Alkane.
  3. Ich stelle Summen- und Strukturformeln auf.
  4. Ich erkläre den Anstieg der Siedetemperatur in der homologen Reihe.
  5. Ich unterscheide Alkane, Alkene und Alkine.
  6. Ich stelle Verbrennungsgleichungen auf.
  7. Ich beschreibe die fraktionierte Destillation von Erdöl.
  8. Ich beurteile Kraftstoffe nach Energiegehalt und CO₂-Ausstoß.

Merksätze

Kohlenstoff

Kohlenstoff hat vier Außenelektronen und bildet vier Bindungen – auch zu sich selbst.

Deshalb gibt es Millionen organische Verbindungen.

Homologe Reihe

Meth-, Eth-, Prop-, But-, Pent-, Hex-, Hept-, Oct-, Non-, Dec-.

Jedes Glied hat ein CH₂ mehr als das vorige.

Allgemeine Formel

Alkane: CₙH₂ₙ₊₂. Bei 3 C-Atomen also 2 · 3 + 2 = 8 H-Atome: C₃H₈, Propan.

Siedetemperatur

Je länger die Kette, desto höher die Siedetemperatur – längere Moleküle ziehen sich über eine größere Fläche an.

Alkane, Alkene, Alkine

Alkan: nur Einfachbindungen (-an).

Alken: eine Doppelbindung (-en). Alkin: eine Dreifachbindung (-in).

Verbrennung

Vollständige Verbrennung eines Kohlenwasserstoffs liefert immer CO₂ und H₂O. Bei zu wenig Sauerstoff entsteht giftiges CO und Ruß.

Fraktionierte Destillation

Erdöl wird nach Siedetemperatur getrennt: kurze Ketten oben (Gas, Benzin), lange unten (Bitumen).

Energie und CO₂

Jede Verbrennung setzt CO₂ frei – je mehr Kohlenstoff im Molekül, desto mehr.

Das ist keine Meinung, sondern die Atombilanz.

Selbst abfragen

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Kohlenwasserstoffe – vom Campinggas zum BenzinKohlenstoffWas weißt du dazu? Erst selbst sagen, dann umdrehen.

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So geht es – ein Beispiel je Aufgabenart

Warum Kohlenstoff Ketten bildet

Ein Alkan hat 20 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.

  1. Doppelt: 2 · 20 = 40
  2. Plus die Enden: 40 + 2 = 42

Ergebnis: 42 Wasserstoffatome

Name und Formel eines Alkans

Gib die Summenformel von Methan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.

  1. Methan hat 1 Kohlenstoffatom – das sagt die Vorsilbe.
  2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
  3. H-Zahl: 2 · 1 + 2 = 4 → CH4

Ergebnis: CH4

Summen- und Strukturformel

Hexan hat die Formel C₆H₁₄. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.

  1. Kohlenstoff in g/mol: 6 · 12 = 72
  2. Zusammen in g/mol: 72 + 14 = 86

Ergebnis: 86 g/mol

Siedetemperatur in der homologen Reihe

Methan siedet bei −162 °C, Ethan bei −89 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Propan aussieht.

  1. Ethan hat ein C-Atom mehr, also ein längeres Molekül.
  2. Längere Moleküle ziehen sich stärker an – man braucht mehr Energie zum Trennen.
  3. Also siedet Propan noch höher: gemessen −42 °C

Ergebnis: höher, nämlich bei −42 °C

Typische Fehler – so sieht es falsch aus, so richtig

Homologe Reihe falsch abgezählt
Propan hat 3 C, also 6 H: C₃H₆
CₙH₂ₙ₊₂ → 2 · 3 + 2 = 8 → C₃H₈

C₍n₎H₍2n+2₎ – bei Propan sind es 3 C und 8 H, nicht 6.

Siedetemperatur mit Größe des Atoms erklärt
Decan siedet höher als Pentan, weil die Atome größer sind
Decan siedet höher, weil die KETTE länger ist:
mehr Kontaktfläche → stärkere Anziehung zwischen den Molekülen

Nicht die Atome werden größer, sondern die Ketten länger – deshalb halten die Moleküle stärker zusammen.

Indizes statt Koeffizienten geändert
H₂ + O₂ → H₂O₂
2 H₂ + O₂ → 2 H₂O
(Zahlen VOR die Formel, nie in den Index)

Ausgleichen heißt: Zahlen VOR die Formel schreiben. Wer H₂O zu H₂O₂ macht, hat einen anderen Stoff.

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