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Chemie · Klasse 9 und 10 · Kapitel

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Kohlenwasserstoffe – vom Campinggas zum Benzin

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
  • Merken kommt ins Heft
  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • 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 9 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    So fängst du an:
    Doppelt: 2 · 9 = 18
    Lösung zeigen
    1. Doppelt: 2 · 9 = 18
    2. Plus die Enden: 18 + 2 = 20
    Ergebnis:
    20 Wasserstoffatome
  2. ●2
    Ein Alkan hat 3 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    Lösung zeigen
    1. Doppelt: 2 · 3 = 6
    2. Plus die Enden: 6 + 2 = 8
    Ergebnis:
    8 Wasserstoffatome
  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 Methan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
CHHHH1 Kohlenstoffatome · jedes C hat vier Bindungen
Schritt für Schritt
  1. Methan hat 1 Kohlenstoffatom – das sagt die Vorsilbe.
  2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
  3. H-Zahl: 2 · 1 + 2 = 4 → CH4
  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

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 Butan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    So fängst du an:
    Butan hat 4 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
    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
  2. ●5
    Gib die Summenformel von Propan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    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
  3. ★6
    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

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

Octan hat die Formel C₈H₁₈. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
Schritt für Schritt
  1. Kohlenstoff in g/mol: 8 · 12 = 96
  2. Zusammen in g/mol: 96 + 18 = 114
  1. Kohlenstoff in g/mol: 8 · 12 = 96
  2. Zusammen in g/mol: 96 + 18 = 114
Ergebnis:
114 g/mol

AchtungMol als Masse statt als Anzahl

So nicht
Ein Mol ist 1 g eines Stoffs.
So richtig
Ein Mol ist eine Anzahl: 6 · 10²³ Teilchen. Wie viel es wiegt, hängt vom Stoff ab.

Denk an ein Dutzend Eier und ein Dutzend Erbsen: gleiche Anzahl, andere Masse.

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
    Hepten hat die Formel C₇H₁₄. 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 + 14 = 98
    Ergebnis:
    98 g/mol
  3. ★9
    Hexen hat die Formel C₆H₁₂. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff in g/mol: 6 · 12 = 72
    2. Zusammen in g/mol: 72 + 12 = 84
    Ergebnis:
    84 g/mol

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

Methan siedet bei −162 °C, Ethan bei −89 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Propan aussieht.
KettenlängeSiedetemperatur−162 °CMethan−89 °CEthan?Propanlängere Kette → stärkere Anziehung zwischen den Molekülen
Schritt für Schritt
  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
  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

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
    Pentan siedet bei 36 °C, Hexan bei 69 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Heptan aussieht.
    So fängst du an:
    Hexan hat ein C-Atom mehr, also ein längeres Molekül.
    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
  2. ●11
    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
  3. ★12
    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

5Ich unterscheide Alkane, Alkene und Alkine.

MerkenAlkane, Alkene, Alkine

Alkan: nur Einfachbindungen (-an).

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

BeispielAlkane, Alkene, Alkine

Bromwasser wird mit Ethen geschüttelt und entfärbt sich. Mit Ethan nicht. Warum?
Schritt für Schritt
  1. Ethen hat eine Doppelbindung.
  2. Brom addiert sich an sie.
  3. Das braune Brom wird verbraucht: Entfärbung.
  1. Ethen hat eine Doppelbindung.
  2. Brom addiert sich an sie.
  3. Das braune Brom wird verbraucht: Entfärbung.
Ergebnis:
Brom lagert sich an die Doppelbindung an

AchtungOH-Gruppe als Hydroxid-Ion gedeutet

So nicht
Woran erkennt man ein Alken → An einer C–O-Einfachbindung
So richtig
Woran erkennt man ein Alken → An einer C=C-Doppelbindung

Prüfe eine Ethanollösung mit Indikator. Welche Farbe zeigt er?

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Woran erkennt man ein Alken?
    So fängst du an:
    Alkane: nur Einfachbindungen.
    Lösung zeigen
    1. Alkane: nur Einfachbindungen.
    2. Alkene: eine Doppelbindung.
    3. Alkine: eine Dreifachbindung.
    Ergebnis:
    An einer C=C-Doppelbindung
  2. ●14
    Entscheide: Ist C₇H₁₄ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    Lösung zeigen
    1. 7 Kohlenstoffatome.
    2. Alkan hätte 16, Alken 14, Alkin 12 Wasserstoffatome.
    3. 14 Wasserstoffatome: ein Alken, eine Doppelbindung.
    Ergebnis:
    Es ist ein Alken, eine Doppelbindung
  3. ★15
    Entscheide: Ist C₂H₆ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    Lösung zeigen
    1. 2 Kohlenstoffatome.
    2. Alkan hätte 6, Alken 4, Alkin 2 Wasserstoffatome.
    3. 6 Wasserstoffatome: ein Alkan, nur Einfachbindungen.
    Ergebnis:
    Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen

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

Methan (CH4) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
CHHHH1 Kohlenstoffatome · jedes C hat vier Bindungen
Schritt für Schritt
  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
  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

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
    Butan (C4H10) 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. 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
  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
    Propan (C3H8) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
    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

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 „Gase“ (Ketten aus 1 bis 4 C-Atomen) wird weit oben 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. Gase: unter 40 °C – deshalb weit oben
  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.

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 „Bitumen“ (Ketten aus mehr als 35 C-Atomen) wird weiter unten 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. Bitumen: über 350 °C – deshalb weiter unten
    Ergebnis:
    Lange Ketten sieden hoch und werden schon weiter unten flüssig.
  2. ●20
    Bei der Destillation von Erdöl wird die Fraktion „Bitumen“ 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. 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
  3. ★21
    Die Fraktion „Diesel“ (Ketten aus 16 bis 20 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. Diesel: 250–350 °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

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 500 km?
Schritt für Schritt
  1. Benzin: 8 L · 500 : 100 = 40 L
  2. Kohlenstoffdioxid: 40 · 2,4 kg = 96 kg
  1. Benzin: 8 L · 500 : 100 = 40 L
  2. Kohlenstoffdioxid: 40 · 2,4 kg = 96 kg
Ergebnis:
96 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 8 L Benzin auf 100 km. Ein Liter Benzin erzeugt beim Verbrennen 2,4 kg Kohlenstoffdioxid. Bestimme: Wie viel Kohlenstoffdioxid entsteht auf 300 km?
    So fängst du an:
    Benzin: 8 L · 300 : 100 = 24 L
    Lösung zeigen
    1. Benzin: 8 L · 300 : 100 = 24 L
    2. Kohlenstoffdioxid: 24 · 2,4 kg = 57,6 kg
    Ergebnis:
    57,6 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 200 km?
    Lösung zeigen
    1. Benzin: 5 L · 200 : 100 = 10 L
    2. Kohlenstoffdioxid: 10 · 2,3 kg = 23 kg
    Ergebnis:
    23 kg
  3. ★24
    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

Vermischte Übungen

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

Üben

  1. ●25
    Ein Alkan hat 6 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    Lösung zeigen
    1. Doppelt: 2 · 6 = 12
    2. Plus die Enden: 12 + 2 = 14
    Ergebnis:
    14 Wasserstoffatome
  2. ●26
    Gib die Summenformel von Pentan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    Lösung zeigen
    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
  3. ●27
    Welche Summenformel hat Propan, das Alkan mit drei C-Atomen?
    Lösung zeigen
    1. Allgemeine Formel der Alkane: CₙH₂ₙ₊₂.
    2. n = 3.
    3. H: 2 · 3 + 2 = 8.
    Ergebnis:
    C₃H₈
  4. ●28
    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
  5. ●29
    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 300 km?
    Lösung zeigen
    1. Benzin: 8 L · 300 : 100 = 24 L
    2. Kohlenstoffdioxid: 24 · 2,3 kg = 55,2 kg
    Ergebnis:
    55,2 kg
  6. ●30
    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

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 Methan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    CH4

  3. Ich stelle Summen- und Strukturformeln auf.

    33
    Butan und Isobutan haben beide die Formel C₄H₁₀. Sind es derselbe Stoff?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Nein, sie sind anders gebaut

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

    34
    Hexan siedet bei 69 °C, Heptan bei 98 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Octan aussieht.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    höher, nämlich bei 126 °C

  5. Ich unterscheide Alkane, Alkene und Alkine.

    35
    Entscheide: Ist C₄H₆ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es ist ein Alkin, eine Dreifachbindung

  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
    Bei der Destillation von Erdöl wird die Fraktion „Benzin“ abgetrennt. In welchem Temperaturbereich? Wie lang sind die Ketten? Wofür wird sie gebraucht?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    40–180 °C · 5 bis 10 C-Atome · Kraftstoff für Ottomotoren

  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 200 km?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    23 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. 20 Wasserstoffatome
  2. 8 Wasserstoffatome
  3. Ein Molekül mit vier Bindungen
  4. C4H10
  5. C3H8
  6. C10H22
  7. 30 g/mol
  8. 98 g/mol
  9. 84 g/mol
  10. höher, nämlich bei 98 °C
  11. höher, nämlich bei −1 °C
  12. höher, nämlich bei 69 °C
  13. An einer C=C-Doppelbindung
  14. Es ist ein Alken, eine Doppelbindung
  15. Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  16. C4H10 + 6,5 O2 → 4 CO2 + 5 H2O
  17. C2H6 + 3,5 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
  18. C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
  19. Lange Ketten sieden hoch und werden schon weiter unten flüssig.
  20. über 350 °C · mehr als 35 C-Atome · Straßenbelag, Dachpappe
  21. Lange Ketten sieden hoch und werden schon weiter unten flüssig.
  22. 57,6 kg
  23. 23 kg
  24. 38,4 kg
  25. 14 Wasserstoffatome
  26. C5H12
  27. C₃H₈
  28. Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  29. 55,2 kg
  30. 22 Wasserstoffatome
  31. 14 Wasserstoffatome
  32. CH4
  33. Nein, sie sind anders gebaut
  34. höher, nämlich bei 126 °C
  35. Es ist ein Alkin, eine Dreifachbindung
  36. CH4 + 2 O2 → 1 CO2 + 2 H2O
  37. 40–180 °C · 5 bis 10 C-Atome · Kraftstoff für Ottomotoren
  38. 23 kg