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Chemie · Klasse 9 und 10 · Kapitel

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Kohlenwasserstoffe – vom Campinggas zum Benzin

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○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich erkläre, warum Kohlenstoff Ketten bildet.

MerkenKohlenstoff

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

Deshalb gibt es Millionen organische Verbindungen.

BeispielWarum Kohlenstoff Ketten bildet

Ein Alkan hat 8 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
Schritt für Schritt
  1. Doppelt: 2 · 8 = 16
  2. Plus die Enden: 16 + 2 = 18
  1. Doppelt: 2 · 8 = 16
  2. Plus die Enden: 16 + 2 = 18
Ergebnis:
18 Wasserstoffatome

AchtungHomologe Reihe falsch abgezählt

So nicht
Propan hat 3 C, also 6 H: C₃H₆
So richtig
CₙH₂ₙ₊₂ → 2 · 3 + 2 = 8 → C₃H₈

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

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Warum gibt es so viele Kohlenstoffverbindungen?
    So fängst du an:
    C bindet an C – sehr fest.
    Lösung zeigen
    1. C bindet an C – sehr fest.
    2. Ketten, Verzweigungen und Ringe sind möglich.
    3. Daraus entstehen Millionen Verbindungen.
    Ergebnis:
    C-Atome binden sich zu langen Ketten und Ringen
  2. ●2
    Wie viele Bindungen geht ein Kohlenstoffatom ein?
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff: 4. Hauptgruppe.
    2. Vier Außenelektronen, vier Elektronenpaare.
    3. Vier Bindungen.
    Ergebnis:
    Vier Bindungen
  3. ★3
    Ein Alkan hat 10 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    Lösung zeigen
    1. Doppelt: 2 · 10 = 20
    2. Plus die Enden: 20 + 2 = 22
    Ergebnis:
    22 Wasserstoffatome

2Ich benenne die ersten zehn Alkane.

MerkenHomologe Reihe

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

Jedes Glied hat ein CH₂ mehr als das vorige.

BeispielName und Formel eines Alkans

Gib die Summenformel von Pentan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
CHHHCHHCHHCHHCHHH5 Kohlenstoffatome · jedes C hat vier Bindungen
Schritt für Schritt
  1. Pentan hat 5 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
  2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
  3. H-Zahl: 2 · 5 + 2 = 12 → C5H12
  1. Pentan hat 5 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
  2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
  3. H-Zahl: 2 · 5 + 2 = 12 → C5H12
Ergebnis:
C5H12

AchtungDoppelbindung als besonders stabil gedeutet

So nicht
Ethen reagiert kaum, weil die Doppelbindung doppelt hält.
So richtig
Ethen reagiert leichter als Ethan: An der Doppelbindung lagern sich Atome an.

Denk an Bromwasser: Bei welchem Gas wird es farblos?

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Gib die Summenformel von Heptan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    So fängst du an:
    Heptan hat 7 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
    Lösung zeigen
    1. Heptan hat 7 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
    2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
    3. H-Zahl: 2 · 7 + 2 = 16 → C7H16
    Ergebnis:
    C7H16
  2. ●5
    Gib die Summenformel von Butan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    Lösung zeigen
    1. Butan hat 4 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
    2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
    3. H-Zahl: 2 · 4 + 2 = 10 → C4H10
    Ergebnis:
    C4H10
  3. ★6
    Gib die Summenformel von Nonan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    Lösung zeigen
    1. Nonan hat 9 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
    2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
    3. H-Zahl: 2 · 9 + 2 = 20 → C9H20
    Ergebnis:
    C9H20

3Ich stelle Summen- und Strukturformeln auf.

MerkenAllgemeine Formel

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

BeispielSummen- und Strukturformel

Butan und Isobutan haben beide die Formel C₄H₁₀. Sind es derselbe Stoff?
Schritt für Schritt
  1. Gleiche Summenformel.
  2. Butan: gerade Kette, Isobutan: verzweigt.
  3. Isomere: verschiedene Stoffe.
  1. Gleiche Summenformel.
  2. Butan: gerade Kette, Isobutan: verzweigt.
  3. Isomere: verschiedene Stoffe.
Ergebnis:
Nein, sie sind anders gebaut

AchtungGleiche Summenformel heißt gleicher Stoff

So nicht
Wie viele Isomere hat Pentan C₅H₁₂ → Nur ein einziges Molekül
So richtig
Wie viele Isomere hat Pentan C₅H₁₂ → Drei verschiedene

Zeichne beide Strukturformeln. Ist die Kette gleich?

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Hepten hat die Formel C₇H₁₄. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    So fängst du an:
    Kohlenstoff in g/mol: 7 · 12 = 84
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff in g/mol: 7 · 12 = 84
    2. Zusammen in g/mol: 84 + 14 = 98
    Ergebnis:
    98 g/mol
  2. ●8
    Buten hat die Formel C₄H₈. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff in g/mol: 4 · 12 = 48
    2. Zusammen in g/mol: 48 + 8 = 56
    Ergebnis:
    56 g/mol
  3. ★9
    Wie viele Isomere hat Pentan C₅H₁₂?
    Lösung zeigen
    1. Gerade Kette: Pentan.
    2. Eine Verzweigung: Methylbutan.
    3. Zwei an einem C: Dimethylpropan. Zusammen drei.
    Ergebnis:
    Drei verschiedene

4Ich erkläre den Anstieg der Siedetemperatur in der homologen Reihe.

MerkenSiedetemperatur

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

BeispielSiedetemperatur in der homologen Reihe

Hexan siedet bei 69 °C, Heptan bei 98 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Octan aussieht.
KettenlängeSiedetemperatur69 °CHexan98 °CHeptan?Octanlängere Kette → stärkere Anziehung zwischen den Molekülen
Schritt für Schritt
  1. Heptan 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 Octan noch höher: gemessen 126 °C
  1. Heptan 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 Octan noch höher: gemessen 126 °C
Ergebnis:
höher, nämlich bei 126 °C

AchtungSiedetemperatur mit Größe des Atoms erklärt

So nicht
Decan siedet höher als Pentan, weil die Atome größer sind
So richtig
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.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Ethan siedet bei −89 °C, Propan bei −42 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Butan aussieht.
    So fängst du an:
    Propan hat ein C-Atom mehr, also ein längeres Molekül.
    Lösung zeigen
    1. Propan 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 Butan noch höher: gemessen −1 °C
    Ergebnis:
    höher, nämlich bei −1 °C
  2. ●11
    Heptan siedet bei 98 °C, Octan bei 126 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Nonan aussieht.
    Lösung zeigen
    1. Octan 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 Nonan noch höher: gemessen 151 °C
    Ergebnis:
    höher, nämlich bei 151 °C
  3. ★12
    Methan siedet bei −162 °C, Ethan bei −89 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Propan aussieht.
    Lösung zeigen
    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

5Ich unterscheide Alkane, Alkene und Alkine.

MerkenAlkane, Alkene, Alkine

Alkan: nur Einfachbindungen (-an).

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

BeispielAlkane, Alkene, Alkine

Entscheide: Ist C₃H₈ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
Schritt für Schritt
  1. 3 Kohlenstoffatome.
  2. Alkan hätte 8, Alken 6, Alkin 4 Wasserstoffatome.
  3. 8 Wasserstoffatome: ein Alkan, nur Einfachbindungen.
  1. 3 Kohlenstoffatome.
  2. Alkan hätte 8, Alken 6, Alkin 4 Wasserstoffatome.
  3. 8 Wasserstoffatome: ein Alkan, nur Einfachbindungen.
Ergebnis:
Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen

AchtungIndex in der Formel überlesen

So nicht
Wie lautet die allgemeine Formel der Alkene → CₙH₂ₙ₊₂
So richtig
Wie lautet die allgemeine Formel der Alkene → CₙH₂ₙ

Schreib die Formel als Liste der Atome: H₂O ist H, H, O. Zähl dann die Massen zusammen.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Entscheide: Ist C₃H₄ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    So fängst du an:
    3 Kohlenstoffatome.
    Lösung zeigen
    1. 3 Kohlenstoffatome.
    2. Alkan hätte 8, Alken 6, Alkin 4 Wasserstoffatome.
    3. 4 Wasserstoffatome: ein Alkin, eine Dreifachbindung.
    Ergebnis:
    Es ist ein Alkin, eine Dreifachbindung
  2. ●14
    Entscheide: Ist C₆H₁₄ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    Lösung zeigen
    1. 6 Kohlenstoffatome.
    2. Alkan hätte 14, Alken 12, Alkin 10 Wasserstoffatome.
    3. 14 Wasserstoffatome: ein Alkan, nur Einfachbindungen.
    Ergebnis:
    Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  3. ★15
    Wie lautet die allgemeine Formel der Alkene?
    Lösung zeigen
    1. Alkane: CₙH₂ₙ₊₂.
    2. Eine Doppelbindung: zwei H weniger.
    3. Alkene: CₙH₂ₙ.
    Ergebnis:
    CₙH₂ₙ

6Ich stelle Verbrennungsgleichungen auf.

MerkenVerbrennung

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

BeispielVerbrennung eines Kohlenwasserstoffs

Butan (C4H10) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
CHHHCHHCHHCHHH4 Kohlenstoffatome · jedes C hat vier Bindungen
Schritt für Schritt
  1. Vollständige Verbrennung: es entstehen immer CO2 und H2O.
  2. 4 C-Atome → 4 CO2 · 10 H-Atome → 5 H2O
  3. O-Atome zählen: 8 + 5 = 13
  4. Also 6,5 O2 (mal 2 nehmen, damit es aufgeht)
  1. Vollständige Verbrennung: es entstehen immer CO2 und H2O.
  2. 4 C-Atome → 4 CO2 · 10 H-Atome → 5 H2O
  3. O-Atome zählen: 8 + 5 = 13
  4. Also 6,5 O2 (mal 2 nehmen, damit es aufgeht)
Ergebnis:
C4H10 + 6,5 O2 → 4 CO2 + 5 H2O

AchtungIndizes statt Koeffizienten geändert

So nicht
H₂ + O₂ → H₂O₂
So richtig
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.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Propan (C3H8) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
    So fängst du an:
    Vollständige Verbrennung: es entstehen immer CO2 und H2O.
    Lösung zeigen
    1. Vollständige Verbrennung: es entstehen immer CO2 und H2O.
    2. 3 C-Atome → 3 CO2 · 8 H-Atome → 4 H2O
    3. O-Atome zählen: 6 + 4 = 10
    4. Also 5 O2
    Ergebnis:
    C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
  2. ●17
    Ethan (C2H6) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
    Lösung zeigen
    1. Vollständige Verbrennung: es entstehen immer CO2 und H2O.
    2. 2 C-Atome → 2 CO2 · 6 H-Atome → 3 H2O
    3. O-Atome zählen: 4 + 3 = 7
    4. Also 3,5 O2 (mal 2 nehmen, damit es aufgeht)
    Ergebnis:
    C2H6 + 3,5 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
  3. ★18
    Pentan (C5H12) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
    Lösung zeigen
    1. Vollständige Verbrennung: es entstehen immer CO2 und H2O.
    2. 5 C-Atome → 5 CO2 · 12 H-Atome → 6 H2O
    3. O-Atome zählen: 10 + 6 = 16
    4. Also 8 O2
    Ergebnis:
    C5H12 + 8 O2 → 5 CO2 + 6 H2O

7Ich beschreibe die fraktionierte Destillation von Erdöl.

MerkenFraktionierte Destillation

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

BeispielErdöl auftrennen

Bei der Destillation von Erdöl wird die Fraktion „Benzin“ abgetrennt. In welchem Temperaturbereich? Wie lang sind die Ketten? Wofür wird sie gebraucht?
Schritt für Schritt
  1. Getrennt wird nach der Siedetemperatur – kurze Ketten sieden niedrig, lange hoch.
  2. Benzin: 40–180 °C, das sind Ketten aus 5 bis 10 C-Atomen
  3. Verwendung: Kraftstoff für Ottomotoren
  1. Getrennt wird nach der Siedetemperatur – kurze Ketten sieden niedrig, lange hoch.
  2. Benzin: 40–180 °C, das sind Ketten aus 5 bis 10 C-Atomen
  3. Verwendung: Kraftstoff für Ottomotoren
Ergebnis:
40–180 °C · 5 bis 10 C-Atome · Kraftstoff für Ottomotoren

AchtungNoch einmal: Siedetemperatur mit Größe des Atoms erklärt

So nicht
Decan siedet höher als Pentan, weil die Atome größer sind
So richtig
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.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Die Fraktion „Gase“ (Ketten aus 1 bis 4 C-Atomen) wird weit oben im Destillationsturm abgetrennt. Begründe, warum gerade dort.
    So fängst du an:
    Im Turm ist es unten heiß und oben kühler.
    Lösung zeigen
    1. Im Turm ist es unten heiß und oben kühler.
    2. Kurze Ketten sieden niedrig und steigen als Dampf weit nach oben.
    3. Lange Ketten sieden hoch und werden schon unten flüssig.
    4. Gase: unter 40 °C – deshalb weit oben
    Ergebnis:
    Kurze Ketten sieden niedrig und steigen als Dampf weit nach oben.
  2. ●20
    Bei der Destillation von Erdöl wird die Fraktion „Gase“ abgetrennt. In welchem Temperaturbereich? Wie lang sind die Ketten? Wofür wird sie gebraucht?
    Lösung zeigen
    1. Getrennt wird nach der Siedetemperatur – kurze Ketten sieden niedrig, lange hoch.
    2. Gase: unter 40 °C, das sind Ketten aus 1 bis 4 C-Atomen
    3. Verwendung: Heizgas, Campingkocher, Feuerzeug
    Ergebnis:
    unter 40 °C · 1 bis 4 C-Atome · Heizgas, Campingkocher, Feuerzeug
  3. ★21
    Die Fraktion „Bitumen“ (Ketten aus mehr als 35 C-Atomen) wird weiter unten im Destillationsturm abgetrennt. Begründe, warum gerade dort.
    Lösung zeigen
    1. Im Turm ist es unten heiß und oben kühler.
    2. Kurze Ketten sieden niedrig und steigen als Dampf weit nach oben.
    3. Lange Ketten sieden hoch und werden schon unten flüssig.
    4. Bitumen: über 350 °C – deshalb weiter unten
    Ergebnis:
    Lange Ketten sieden hoch und werden schon weiter unten flüssig.

8Ich beurteile Kraftstoffe nach Energiegehalt und CO₂-Ausstoß.

MerkenEnergie und CO₂

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

Das ist keine Meinung, sondern die Atombilanz.

BeispielKraftstoffe beurteilen

Welches Kriterium gehört zum Vergleich von Kraftstoffen für das Klima?
Schritt für Schritt
  1. Kriterien vor dem Urteil.
  2. Für das Klima zählt der Ausstoß je Nutzen.
  3. Also CO₂ je Kilometer.
  1. Kriterien vor dem Urteil.
  2. Für das Klima zählt der Ausstoß je Nutzen.
  3. Also CO₂ je Kilometer.
Ergebnis:
CO₂-Ausstoß je Kilometer

AchtungEin Stoff an einer Eigenschaft erkannt

So nicht
Welches Kriterium gehört zum Vergleich von Kraftstoffen für das Klima → Die Farbe des Kraftstoffs
So richtig
Welches Kriterium gehört zum Vergleich von Kraftstoffen für das Klima → CO₂-Ausstoß je Kilometer

Such eine Eigenschaft, in der sich die beiden Stoffe unterscheiden. Prüfe genau diese.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Ein Auto verbraucht 6 L Benzin auf 100 km. Ein Liter Benzin erzeugt beim Verbrennen 2,3 kg Kohlenstoffdioxid. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht auf 200 km?
    So fängst du an:
    Benzin: 6 L · 200 : 100 = 12 L
    Lösung zeigen
    1. Benzin: 6 L · 200 : 100 = 12 L
    2. Kohlenstoffdioxid: 12 · 2,3 kg = 27,6 kg
    Ergebnis:
    27,6 kg
  2. ●23
    Ein Auto verbraucht 6 L Benzin auf 100 km. Ein Liter Benzin erzeugt beim Verbrennen 2,3 kg Kohlenstoffdioxid. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht auf 500 km?
    Lösung zeigen
    1. Benzin: 6 L · 500 : 100 = 30 L
    2. Kohlenstoffdioxid: 30 · 2,3 kg = 69 kg
    Ergebnis:
    69 kg
  3. ★24
    Ist Biodiesel klimaneutral, weil er aus Pflanzen stammt?
    Lösung zeigen
    1. Beim Verbrennen entsteht CO₂.
    2. Die Pflanze hat vorher CO₂ aufgenommen.
    3. Dünger, Maschinen und Transport kommen dazu.
    Ergebnis:
    Nicht ganz, Anbau und Transport verursachen CO₂

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

  1. ●25
    Heptan hat die Formel C₇H₁₆. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff in g/mol: 7 · 12 = 84
    2. Zusammen in g/mol: 84 + 16 = 100
    Ergebnis:
    100 g/mol
  2. ●26
    Entscheide: Ist C₅H₁₂ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    Lösung zeigen
    1. 5 Kohlenstoffatome.
    2. Alkan hätte 12, Alken 10, Alkin 8 Wasserstoffatome.
    3. 12 Wasserstoffatome: ein Alkan, nur Einfachbindungen.
    Ergebnis:
    Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  3. ●27
    Methan (CH4) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
    Lösung zeigen
    1. Vollständige Verbrennung: es entstehen immer CO2 und H2O.
    2. 1 C-Atome → 1 CO2 · 4 H-Atome → 2 H2O
    3. O-Atome zählen: 2 + 2 = 4
    4. Also 2 O2
    Ergebnis:
    CH4 + 2 O2 → 1 CO2 + 2 H2O
  4. ●28
    Ein Auto verbraucht 8 L Benzin auf 100 km. Ein Liter Benzin erzeugt beim Verbrennen 2,3 kg Kohlenstoffdioxid. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht auf 200 km?
    Lösung zeigen
    1. Benzin: 8 L · 200 : 100 = 16 L
    2. Kohlenstoffdioxid: 16 · 2,3 kg = 36,8 kg
    Ergebnis:
    36,8 kg
  5. ●29
    Ein Alkan hat 4 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    Lösung zeigen
    1. Doppelt: 2 · 4 = 8
    2. Plus die Enden: 8 + 2 = 10
    Ergebnis:
    10 Wasserstoffatome
  6. ●30
    Gib die Summenformel von Methan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    Lösung zeigen
    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

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Kohlenstoff
Kohlenstoff hat vier Außenelektronen und bildet vier Bindungen – auch zu sich selbst.
Homologe Reihe
Meth-, Eth-, Prop-, But-, Pent-, Hex-, Hept-, Oct-, Non-, Dec-.
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).
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.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich erkläre, warum Kohlenstoff Ketten bildet.

    31
    Ein Alkan hat 6 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    14 Wasserstoffatome

  2. Ich benenne die ersten zehn Alkane.

    32
    Gib die Summenformel von Propan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    C3H8

  3. Ich stelle Summen- und Strukturformeln auf.

    33
    Propen hat die Formel C₃H₆. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    42 g/mol

  4. Ich erkläre den Anstieg der Siedetemperatur in der homologen Reihe.

    34
    Methan siedet bei −162 °C, Ethan bei −89 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Propan aussieht.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    höher, nämlich bei −42 °C

  5. Ich unterscheide Alkane, Alkene und Alkine.

    35
    Entscheide: Ist C₃H₈ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen

  6. Ich stelle Verbrennungsgleichungen auf.

    36
    Methan (CH4) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    CH4 + 2 O2 → 1 CO2 + 2 H2O

  7. Ich beschreibe die fraktionierte Destillation von Erdöl.

    37
    Die Fraktion „Diesel“ (Ketten aus 16 bis 20 C-Atomen) wird weiter unten im Destillationsturm abgetrennt. Begründe, warum gerade dort.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Lange Ketten sieden hoch und werden schon weiter unten flüssig.

  8. Ich beurteile Kraftstoffe nach Energiegehalt und CO₂-Ausstoß.

    38
    Ein Auto verbraucht 5 L Benzin auf 100 km. Ein Liter Benzin erzeugt beim Verbrennen 2,4 kg Kohlenstoffdioxid. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht auf 300 km?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    36 kg

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Wörter

Summe
was herauskommt, wenn man zusammenzählt

Lösungen

  1. C-Atome binden sich zu langen Ketten und Ringen
  2. Vier Bindungen
  3. 22 Wasserstoffatome
  4. C7H16
  5. C4H10
  6. C9H20
  7. 98 g/mol
  8. 56 g/mol
  9. Drei verschiedene
  10. höher, nämlich bei −1 °C
  11. höher, nämlich bei 151 °C
  12. höher, nämlich bei −42 °C
  13. Es ist ein Alkin, eine Dreifachbindung
  14. Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  15. CₙH₂ₙ
  16. C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
  17. C2H6 + 3,5 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
  18. C5H12 + 8 O2 → 5 CO2 + 6 H2O
  19. Kurze Ketten sieden niedrig und steigen als Dampf weit nach oben.
  20. unter 40 °C · 1 bis 4 C-Atome · Heizgas, Campingkocher, Feuerzeug
  21. Lange Ketten sieden hoch und werden schon weiter unten flüssig.
  22. 27,6 kg
  23. 69 kg
  24. Nicht ganz, Anbau und Transport verursachen CO₂
  25. 100 g/mol
  26. Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  27. CH4 + 2 O2 → 1 CO2 + 2 H2O
  28. 36,8 kg
  29. 10 Wasserstoffatome
  30. CH4
  31. 14 Wasserstoffatome
  32. C3H8
  33. 42 g/mol
  34. höher, nämlich bei −42 °C
  35. Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  36. CH4 + 2 O2 → 1 CO2 + 2 H2O
  37. Lange Ketten sieden hoch und werden schon weiter unten flüssig.
  38. 36 kg