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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 10 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
Schritt für Schritt
  1. Doppelt: 2 · 10 = 20
  2. Plus die Enden: 20 + 2 = 22
  1. Doppelt: 2 · 10 = 20
  2. Plus die Enden: 20 + 2 = 22
Ergebnis:
22 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
    Ein Alkan hat 8 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    So fängst du an:
    Doppelt: 2 · 8 = 16
    Lösung zeigen
    1. Doppelt: 2 · 8 = 16
    2. Plus die Enden: 16 + 2 = 18
    Ergebnis:
    18 Wasserstoffatome
  2. ●2
    Ein Alkan hat 5 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    Lösung zeigen
    1. Doppelt: 2 · 5 = 10
    2. Plus die Enden: 10 + 2 = 12
    Ergebnis:
    12 Wasserstoffatome
  3. ★3
    Ein Alkan hat 20 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    Lösung zeigen
    1. Doppelt: 2 · 20 = 40
    2. Plus die Enden: 40 + 2 = 42
    Ergebnis:
    42 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 Propan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    So fängst du an:
    Propan hat 3 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
    Lösung zeigen
    1. Propan hat 3 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
    2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
    3. H-Zahl: 2 · 3 + 2 = 8 → C3H8
    Ergebnis:
    C3H8
  2. ●5
    Gib die Summenformel von Ethan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    Lösung zeigen
    1. Ethan hat 2 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
    2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
    3. H-Zahl: 2 · 2 + 2 = 6 → C2H6
    Ergebnis:
    C2H6
  3. ★6
    Gib die Summenformel von Octan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    Lösung zeigen
    1. Octan hat 8 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
    2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
    3. H-Zahl: 2 · 8 + 2 = 18 → C8H18
    Ergebnis:
    C8H18

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

Ethen hat die Formel C₂H₄. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
Schritt für Schritt
  1. Kohlenstoff in g/mol: 2 · 12 = 24
  2. Zusammen in g/mol: 24 + 4 = 28
  1. Kohlenstoff in g/mol: 2 · 12 = 24
  2. Zusammen in g/mol: 24 + 4 = 28
Ergebnis:
28 g/mol

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
    Ethan hat die Formel C₂H₆. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    So fängst du an:
    Kohlenstoff in g/mol: 2 · 12 = 24
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff in g/mol: 2 · 12 = 24
    2. Zusammen in g/mol: 24 + 6 = 30
    Ergebnis:
    30 g/mol
  2. ●8
    Octan hat die Formel C₈H₁₈. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff in g/mol: 8 · 12 = 96
    2. Zusammen in g/mol: 96 + 18 = 114
    Ergebnis:
    114 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
    Butan siedet bei −1 °C, Pentan bei 36 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Hexan aussieht.
    So fängst du an:
    Pentan hat ein C-Atom mehr, also ein längeres Molekül.
    Lösung zeigen
    1. Pentan 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 Hexan noch höher: gemessen 69 °C
    Ergebnis:
    höher, nämlich bei 69 °C
  2. ●11
    Pentan siedet bei 36 °C, Hexan bei 69 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Heptan aussieht.
    Lösung zeigen
    1. Hexan 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 Heptan noch höher: gemessen 98 °C
    Ergebnis:
    höher, nämlich bei 98 °C
  3. ★12
    Propan siedet bei −42 °C, Butan bei −1 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Pentan aussieht.
    Lösung zeigen
    1. Butan 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 Pentan noch höher: gemessen 36 °C
    Ergebnis:
    höher, nämlich bei 36 °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 C₅H₁₀ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
Schritt für Schritt
  1. 5 Kohlenstoffatome.
  2. Alkan hätte 12, Alken 10, Alkin 8 Wasserstoffatome.
  3. 10 Wasserstoffatome: ein Alken, eine Doppelbindung.
  1. 5 Kohlenstoffatome.
  2. Alkan hätte 12, Alken 10, Alkin 8 Wasserstoffatome.
  3. 10 Wasserstoffatome: ein Alken, eine Doppelbindung.
Ergebnis:
Es ist ein Alken, eine Doppelbindung

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 C₃H₈ 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. 8 Wasserstoffatome: ein Alkan, nur Einfachbindungen.
    Ergebnis:
    Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  2. ●14
    Entscheide: Ist C₂H₂ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    Lösung zeigen
    1. 2 Kohlenstoffatome.
    2. Alkan hätte 6, Alken 4, Alkin 2 Wasserstoffatome.
    3. 2 Wasserstoffatome: ein Alkin, eine Dreifachbindung.
    Ergebnis:
    Es ist ein Alkin, eine Dreifachbindung
  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
    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

Die Fraktion „Diesel“ (Ketten aus 16 bis 20 C-Atomen) wird weiter unten im Destillationsturm abgetrennt. Begründe, warum gerade dort.
Schritt für Schritt
  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. Diesel: 250–350 °C – deshalb weiter unten
  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. Diesel: 250–350 °C – deshalb weiter unten
Ergebnis:
Lange Ketten sieden hoch und werden schon weiter unten flüssig.

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. ○18
    Bei der Destillation von Erdöl wird die Fraktion „Petroleum (Kerosin)“ abgetrennt. In welchem Temperaturbereich? Wie lang sind die Ketten? Wofür wird sie gebraucht?
    So fängst du an:
    Getrennt wird nach der Siedetemperatur – kurze Ketten sieden niedrig, lange hoch.
    Lösung zeigen
    1. Getrennt wird nach der Siedetemperatur – kurze Ketten sieden niedrig, lange hoch.
    2. Petroleum (Kerosin): 180–250 °C, das sind Ketten aus 10 bis 16 C-Atomen
    3. Verwendung: Flugzeugtreibstoff
    Ergebnis:
    180–250 °C · 10 bis 16 C-Atome · Flugzeugtreibstoff
  2. ●19
    Die Fraktion „Gase“ (Ketten aus 1 bis 4 C-Atomen) wird weit oben 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. Gase: unter 40 °C – deshalb weit oben
    Ergebnis:
    Kurze Ketten sieden niedrig und steigen als Dampf weit nach oben.
  3. ★20
    Die Fraktion „Petroleum (Kerosin)“ (Ketten aus 10 bis 16 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. Petroleum (Kerosin): 180–250 °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 Kohlenstoffverbrennung setzt CO₂ frei – je mehr Kohlenstoff im Molekül, desto mehr.

Das ist keine Meinung, sondern die Atombilanz.

BeispielKraftstoffe beurteilen

Woher kommt die Energie beim Verbrennen von Benzin?
Schritt für Schritt
  1. Bindungen trennen kostet Energie.
  2. In CO₂ und H₂O entstehen festere Bindungen.
  3. Die Differenz wird frei.
  1. Bindungen trennen kostet Energie.
  2. In CO₂ und H₂O entstehen festere Bindungen.
  3. Die Differenz wird frei.
Ergebnis:
Aus den neuen, festeren Bindungen der Produkte

AchtungEnergie steckt in Bindungen und wird beim Lösen frei

So nicht
Beim Verbrennen werden Bindungen gelöst, dabei wird die gespeicherte Energie frei.
So richtig
Bindungen lösen kostet Energie. Frei wird Energie, wenn die neuen, festeren Bindungen entstehen.

Frag dich: Muss man Kraft aufwenden, um zwei Magnete zu trennen – oder beim Zusammenschnappen?

ÜbenJetzt du

  1. ○21
    Ein Auto verbraucht 6 L Benzin auf 100 km. Ein Liter Benzin erzeugt beim Verbrennen 2,4 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 · 2,4 kg = 28,8 kg
    Ergebnis:
    28,8 kg
  2. ●22
    Ein Auto verbraucht 5 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: 5 L · 500 : 100 = 25 L
    2. Kohlenstoffdioxid: 25 · 2,3 kg = 57,5 kg
    Ergebnis:
    57,5 kg
  3. ★23
    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. ●24
    Ein Alkan hat 7 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    Lösung zeigen
    1. Doppelt: 2 · 7 = 14
    2. Plus die Enden: 14 + 2 = 16
    Ergebnis:
    16 Wasserstoffatome
  2. ●25
    Was zeigt eine Strukturformel, was die Summenformel nicht zeigt?
    Lösung zeigen
    1. Summenformel: welche Atome, wie viele.
    2. Strukturformel: wer mit wem verbunden ist.
    3. Erst sie zeigt den Bau.
    Ergebnis:
    Wie die Atome verbunden sind
  3. ●26
    Entscheide: Ist C₆H₁₀ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    Lösung zeigen
    1. 6 Kohlenstoffatome.
    2. Alkan hätte 14, Alken 12, Alkin 10 Wasserstoffatome.
    3. 10 Wasserstoffatome: ein Alkin, eine Dreifachbindung.
    Ergebnis:
    Es ist ein Alkin, eine Dreifachbindung
  4. ●27
    Zwei Moleküle Ethan (C₂H₆) verbrennen vollständig. Rechts stehen 4 CO₂ und 6 H₂O. Bestimme: Wie viele Sauerstoffmoleküle O₂ werden links gebraucht?
    Lösung zeigen
    1. Sauerstoffatome rechts: 4 · 2 + 6 = 14
    2. Ein O₂ hat zwei Atome: 14 : 2 = 7
    Ergebnis:
    7
  5. ●28
    Bei der Destillation von Erdöl wird die Fraktion „Benzin“ 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. 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
  6. ●29
    Ein Auto verbraucht 8 L Benzin auf 100 km. Ein Liter Benzin erzeugt beim Verbrennen 2,4 kg Kohlenstoffdioxid. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht auf 200 km?
    Lösung zeigen
    1. Benzin: 8 L · 200 : 100 = 16 L
    2. Kohlenstoffdioxid: 16 · 2,4 kg = 38,4 kg
    Ergebnis:
    38,4 kg

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

AchtungReaktion nicht von Mischen oder Zustandsänderung getrennt

So nicht
Zucker löst sich in Tee → chemische Reaktion
So richtig
Zucker löst sich → kein neuer Stoff, also keine Reaktion.
Reaktion heißt: Es entsteht ein neuer Stoff

Eine Reaktion erkennt man an einem NEUEN Stoff. Schmelzen und Lösen ändern nur die Form.

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.

    30
    Ein Alkan hat 9 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    20 Wasserstoffatome

  2. Ich benenne die ersten zehn Alkane.

    31
    Gib die Summenformel von Nonan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    C9H20

  3. Ich stelle Summen- und Strukturformeln auf.

    32
    Buten hat die Formel C₄H₈. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    56 g/mol

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

    33
    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.

    34
    Woran erkennt man ein Alken?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    An einer C=C-Doppelbindung

  6. Ich stelle Verbrennungsgleichungen auf.

    35
    Butan (C4H10) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    C4H10 + 6,5 O2 → 4 CO2 + 5 H2O

  7. Ich beschreibe die fraktionierte Destillation von Erdöl.

    36
    Bei der Destillation von Erdöl wird die Fraktion „Diesel“ abgetrennt. In welchem Temperaturbereich? Wie lang sind die Ketten? Wofür wird sie gebraucht?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    250–350 °C · 16 bis 20 C-Atome · Kraftstoff für Dieselmotoren

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

    37
    Ein Auto verbraucht 6 L Benzin auf 100 km. Ein Liter Benzin erzeugt beim Verbrennen 2,4 kg Kohlenstoffdioxid. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht auf 200 km?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    28,8 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. 18 Wasserstoffatome
  2. 12 Wasserstoffatome
  3. 42 Wasserstoffatome
  4. C3H8
  5. C2H6
  6. C8H18
  7. 30 g/mol
  8. 114 g/mol
  9. Drei verschiedene
  10. höher, nämlich bei 69 °C
  11. höher, nämlich bei 98 °C
  12. höher, nämlich bei 36 °C
  13. Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  14. Es ist ein Alkin, eine Dreifachbindung
  15. CₙH₂ₙ
  16. C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
  17. C5H12 + 8 O2 → 5 CO2 + 6 H2O
  18. 180–250 °C · 10 bis 16 C-Atome · Flugzeugtreibstoff
  19. Kurze Ketten sieden niedrig und steigen als Dampf weit nach oben.
  20. Lange Ketten sieden hoch und werden schon weiter unten flüssig.
  21. 28,8 kg
  22. 57,5 kg
  23. Nicht ganz, Anbau und Transport verursachen CO₂
  24. 16 Wasserstoffatome
  25. Wie die Atome verbunden sind
  26. Es ist ein Alkin, eine Dreifachbindung
  27. 7
  28. 40–180 °C · 5 bis 10 C-Atome · Kraftstoff für Ottomotoren
  29. 38,4 kg
  30. 20 Wasserstoffatome
  31. C9H20
  32. 56 g/mol
  33. höher, nämlich bei −42 °C
  34. An einer C=C-Doppelbindung
  35. C4H10 + 6,5 O2 → 4 CO2 + 5 H2O
  36. 250–350 °C · 16 bis 20 C-Atome · Kraftstoff für Dieselmotoren
  37. 28,8 kg