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Chemie · Klasse 9 und 10 · Kapitel

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Kohlenwasserstoffe – vom Campinggas zum Benzin

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
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  • Üben selbst rechnen
  • Achtung typischer Fehler
  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ 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 4 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
Schritt für Schritt
  1. Doppelt: 2 · 4 = 8
  2. Plus die Enden: 8 + 2 = 10
  1. Doppelt: 2 · 4 = 8
  2. Plus die Enden: 8 + 2 = 10
Ergebnis:
10 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 15 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    So fängst du an:
    Doppelt: 2 · 15 = 30
    Lösung zeigen
    1. Doppelt: 2 · 15 = 30
    2. Plus die Enden: 30 + 2 = 32
    Ergebnis:
    32 Wasserstoffatome
  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
    Ist Methan CH₄ ein Salz oder ein Molekül?
    Lösung zeigen
    1. C und H sind Nichtmetalle.
    2. Sie teilen Elektronenpaare.
    3. Methan ist ein Molekül.
    Ergebnis:
    Ein Molekül mit vier Bindungen

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 Octan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
CHHHCHHCHHCHHCHHCHHCHHCHHH8 Kohlenstoffatome · jedes C hat vier Bindungen
Schritt für Schritt
  1. Octan hat 8 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
  2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
  3. H-Zahl: 2 · 8 + 2 = 18 → C8H18
  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

AchtungEin Stoff an einer Eigenschaft erkannt

So nicht
Weiß und körnig – das ist Kochsalz.
So richtig
Weiß und körnig sind Salz und Zucker. Erst Schmelztemperatur und Leitfähigkeit der Lösung unterscheiden sie.

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

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Gib die Summenformel von Nonan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    So fängst du an:
    Nonan hat 9 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
    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
  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 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

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

Buten hat die Formel C₄H₈. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
Schritt für Schritt
  1. Kohlenstoff in g/mol: 4 · 12 = 48
  2. Zusammen in g/mol: 48 + 8 = 56
  1. Kohlenstoff in g/mol: 4 · 12 = 48
  2. Zusammen in g/mol: 48 + 8 = 56
Ergebnis:
56 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
    Propan hat die Formel C₃H₈. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    So fängst du an:
    Kohlenstoff in g/mol: 3 · 12 = 36
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff in g/mol: 3 · 12 = 36
    2. Zusammen in g/mol: 36 + 8 = 44
    Ergebnis:
    44 g/mol
  2. ●8
    Penten hat die Formel C₅H₁₀. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff in g/mol: 5 · 12 = 60
    2. Zusammen in g/mol: 60 + 10 = 70
    Ergebnis:
    70 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

Pentan siedet bei 36 °C, Hexan bei 69 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Heptan aussieht.
KettenlängeSiedetemperatur36 °CPentan69 °CHexan?Heptanlängere Kette → stärkere Anziehung zwischen den Molekülen
Schritt für Schritt
  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
  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

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
    Propan siedet bei −42 °C, Butan bei −1 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Pentan aussieht.
    So fängst du an:
    Butan hat ein C-Atom mehr, also ein längeres Molekül.
    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
  2. ●11
    Butan siedet bei −1 °C, Pentan bei 36 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Hexan aussieht.
    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
  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 C₆H₁₀ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
Schritt für Schritt
  1. 6 Kohlenstoffatome.
  2. Alkan hätte 14, Alken 12, Alkin 10 Wasserstoffatome.
  3. 10 Wasserstoffatome: ein Alkin, eine Dreifachbindung.
  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

AchtungDoppelbindung als besonders stabil gedeutet

So nicht
Welches ist reaktionsfreudiger: Ethan oder Ethen → Ethan, denn es hat mehr H-Atome
So richtig
Welches ist reaktionsfreudiger: Ethan oder Ethen → Ethen, wegen der Doppelbindung

Denk an Bromwasser: Bei welchem Gas wird es farblos?

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Entscheide: Ist C₆H₁₄ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    So fängst du an:
    6 Kohlenstoffatome.
    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
  2. ●14
    Welches ist reaktionsfreudiger: Ethan oder Ethen?
    Lösung zeigen
    1. An der Doppelbindung können Atome addiert werden.
    2. Ethan hat keine solche Stelle.
    3. Ethen ist reaktionsfreudiger.
    Ergebnis:
    Ethen, wegen der Doppelbindung
  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

Ethan (C2H6) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
CHHHCHHH2 Kohlenstoffatome · jedes C hat vier Bindungen
Schritt für Schritt
  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)
  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

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
    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
  3. ★18
    Butan (C4H10) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
    Lösung zeigen
    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

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
    Bei der Destillation von Erdöl wird die Fraktion „Bitumen“ 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. Bitumen: über 350 °C, das sind Ketten aus mehr als 35 C-Atomen
    3. Verwendung: Straßenbelag, Dachpappe
    Ergebnis:
    über 350 °C · mehr als 35 C-Atome · Straßenbelag, Dachpappe
  2. ●20
    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. ★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 Kohlenstoffverbrennung setzt CO₂ frei – je mehr Kohlenstoff im Molekül, desto mehr.

Das ist keine Meinung, sondern die Atombilanz.

BeispielKraftstoffe beurteilen

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?
Schritt für Schritt
  1. Benzin: 8 L · 200 : 100 = 16 L
  2. Kohlenstoffdioxid: 16 · 2,4 kg = 38,4 kg
  1. Benzin: 8 L · 200 : 100 = 16 L
  2. Kohlenstoffdioxid: 16 · 2,4 kg = 38,4 kg
Ergebnis:
38,4 kg

AchtungMasse verschwindet bei der Reaktion

So nicht
Holz verbrennt zu wenig Asche – der Rest ist vernichtet.
So richtig
Holz verbrennt zu Asche, Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid. Die Gase sind entwichen.

Frag dich: Ist ein Gas entstanden oder dazugekommen? Zähl es mit.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    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. ●23
    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 300 km?
    Lösung zeigen
    1. Benzin: 5 L · 300 : 100 = 15 L
    2. Kohlenstoffdioxid: 15 · 2,3 kg = 34,5 kg
    Ergebnis:
    34,5 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
    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
  2. ●26
    Gib die Summenformel von Decan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    Lösung zeigen
    1. Decan hat 10 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
    2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
    3. H-Zahl: 2 · 10 + 2 = 22 → C10H22
    Ergebnis:
    C10H22
  3. ●27
    Ethan siedet bei −89 °C, Propan bei −42 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Butan aussieht.
    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
  4. ●28
    Entscheide: Ist C₈H₁₈ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    Lösung zeigen
    1. 8 Kohlenstoffatome.
    2. Alkan hätte 18, Alken 16, Alkin 14 Wasserstoffatome.
    3. 18 Wasserstoffatome: ein Alkan, nur Einfachbindungen.
    Ergebnis:
    Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  5. ●29
    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
  6. ●30
    Ein Molekül Pentan (C₅H₁₂) verbrennt vollständig zu 5 CO₂ und 6 H₂O. Bestimme: Wie viele Sauerstoffatome stehen rechts in der Gleichung?
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoffdioxid: 5 · 2 = 10 Atome
    2. Wasser: 6 Atome
    3. Zusammen: 10 + 6 = 16
    Ergebnis:
    16

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.

    31
    Ein Alkan hat 4 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    10 Wasserstoffatome

  2. Ich benenne die ersten zehn Alkane.

    32
    Gib die Summenformel von Decan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    C10H22

  3. Ich stelle Summen- und Strukturformeln auf.

    33
    Heptan hat die Formel C₇H₁₆. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    100 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 C₅H₁₂ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen

  6. Ich stelle Verbrennungsgleichungen auf.

    36
    Ethan (C2H6) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    C2H6 + 3,5 O2 → 2 CO2 + 3 H2O

  7. Ich beschreibe die fraktionierte Destillation von Erdöl.

    37
    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.

    38
    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
    Ergebnis:
    57,5 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. 32 Wasserstoffatome
  2. Vier Bindungen
  3. Ein Molekül mit vier Bindungen
  4. C9H20
  5. C4H10
  6. CH4
  7. 44 g/mol
  8. 70 g/mol
  9. Drei verschiedene
  10. höher, nämlich bei 36 °C
  11. höher, nämlich bei 69 °C
  12. höher, nämlich bei −42 °C
  13. Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  14. Ethen, wegen der Doppelbindung
  15. CₙH₂ₙ
  16. C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
  17. CH4 + 2 O2 → 1 CO2 + 2 H2O
  18. C4H10 + 6,5 O2 → 4 CO2 + 5 H2O
  19. über 350 °C · mehr als 35 C-Atome · Straßenbelag, Dachpappe
  20. Kurze Ketten sieden niedrig und steigen als Dampf weit nach oben.
  21. Lange Ketten sieden hoch und werden schon weiter unten flüssig.
  22. 28,8 kg
  23. 34,5 kg
  24. Nicht ganz, Anbau und Transport verursachen CO₂
  25. 22 Wasserstoffatome
  26. C10H22
  27. höher, nämlich bei −1 °C
  28. Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  29. C5H12 + 8 O2 → 5 CO2 + 6 H2O
  30. 16
  31. 10 Wasserstoffatome
  32. C10H22
  33. 100 g/mol
  34. höher, nämlich bei −42 °C
  35. Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  36. C2H6 + 3,5 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
  37. 250–350 °C · 16 bis 20 C-Atome · Kraftstoff für Dieselmotoren
  38. 57,5 kg