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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

Was ist eine Elektronenpaarbindung?
Schritt für Schritt
  1. Nichtmetalle geben ungern Elektronen ab.
  2. Sie teilen sich Paare.
  3. Das Paar gehört beiden Atomen.
  1. Nichtmetalle geben ungern Elektronen ab.
  2. Sie teilen sich Paare.
  3. Das Paar gehört beiden Atomen.
Ergebnis:
Zwei Atome teilen sich ein Elektronenpaar

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
    Ein Alkan hat 15 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
    Lösung zeigen
    1. Doppelt: 2 · 15 = 30
    2. Plus die Enden: 30 + 2 = 32
    Ergebnis:
    32 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 Hexan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
CHHHCHHCHHCHHCHHCHHH6 Kohlenstoffatome · jedes C hat vier Bindungen
Schritt für Schritt
  1. Hexan hat 6 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
  2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
  3. H-Zahl: 2 · 6 + 2 = 14 → C6H14
  1. Hexan hat 6 Kohlenstoffatome – das sagt die Vorsilbe.
  2. Allgemeine Formel der Alkane: CnH2n+2
  3. H-Zahl: 2 · 6 + 2 = 14 → C6H14
Ergebnis:
C6H14

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 Methan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    So fängst du an:
    Methan hat 1 Kohlenstoffatom – das sagt die Vorsilbe.
    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
  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 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

Propan hat die Formel C₃H₈. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
Schritt für Schritt
  1. Kohlenstoff in g/mol: 3 · 12 = 36
  2. Zusammen in g/mol: 36 + 8 = 44
  1. Kohlenstoff in g/mol: 3 · 12 = 36
  2. Zusammen in g/mol: 36 + 8 = 44
Ergebnis:
44 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
    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
    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
  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
    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
  3. ★12
    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

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

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 C₆H₁₂ 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. 12 Wasserstoffatome: ein Alken, eine Doppelbindung.
    Ergebnis:
    Es ist ein Alken, eine Doppelbindung
  2. ●14
    Entscheide: Ist C₂H₄ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    Lösung zeigen
    1. 2 Kohlenstoffatome.
    2. Alkan hätte 6, Alken 4, Alkin 2 Wasserstoffatome.
    3. 4 Wasserstoffatome: ein Alken, eine Doppelbindung.
    Ergebnis:
    Es ist ein Alken, eine 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

Pentan (C5H12) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
CHHHCHHCHHCHHCHHH5 Kohlenstoffatome · jedes C hat vier Bindungen
Schritt für Schritt
  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
  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

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
    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

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 „Bitumen“ 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. Bitumen: über 350 °C, das sind Ketten aus mehr als 35 C-Atomen
  3. Verwendung: Straßenbelag, Dachpappe
  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

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 „Gase“ 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. 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
  2. ●20
    Bei der Destillation von Erdöl wird die Fraktion „Petroleum (Kerosin)“ 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. 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
  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 Kohlenstoffverbrennung setzt CO₂ frei – je mehr Kohlenstoff im Molekül, desto mehr.

Das ist keine Meinung, sondern die Atombilanz.

BeispielKraftstoffe beurteilen

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 300 km?
Schritt für Schritt
  1. Benzin: 6 L · 300 : 100 = 18 L
  2. Kohlenstoffdioxid: 18 · 2,3 kg = 41,4 kg
  1. Benzin: 6 L · 300 : 100 = 18 L
  2. Kohlenstoffdioxid: 18 · 2,3 kg = 41,4 kg
Ergebnis:
41,4 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
    Woher kommt die Energie beim Verbrennen von Benzin?
    Lösung zeigen
    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
  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 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
  2. ●26
    Ethen hat die Formel C₂H₄. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoff in g/mol: 2 · 12 = 24
    2. Zusammen in g/mol: 24 + 4 = 28
    Ergebnis:
    28 g/mol
  3. ●27
    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
  4. ●28
    Zwei Moleküle Butan (C₄H₁₀) verbrennen vollständig. Rechts stehen 8 CO₂ und 10 H₂O. Bestimme: Wie viele Sauerstoffmoleküle O₂ werden links gebraucht?
    Lösung zeigen
    1. Sauerstoffatome rechts: 8 · 2 + 10 = 26
    2. Ein O₂ hat zwei Atome: 26 : 2 = 13
    Ergebnis:
    13
  5. ●29
    Bei der Destillation von Erdöl wird die Fraktion „Diesel“ 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. Diesel: 250–350 °C, das sind Ketten aus 16 bis 20 C-Atomen
    3. Verwendung: Kraftstoff für Dieselmotoren
    Ergebnis:
    250–350 °C · 16 bis 20 C-Atome · Kraftstoff für Dieselmotoren
  6. ●30
    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 500 km?
    Lösung zeigen
    1. Benzin: 5 L · 500 : 100 = 25 L
    2. Kohlenstoffdioxid: 25 · 2,4 kg = 60 kg
    Ergebnis:
    60 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.

    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 Ethan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    C2H6

  3. Ich stelle Summen- und Strukturformeln auf.

    33
    Butan hat die Formel C₄H₁₀. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    58 g/mol

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

    34
    Butan siedet bei −1 °C, Pentan bei 36 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Hexan aussieht.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    höher, nämlich bei 69 °C

  5. Ich unterscheide Alkane, Alkene und Alkine.

    35
    Woran erkennt man ein Alken?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    An einer C=C-Doppelbindung

  6. Ich stelle Verbrennungsgleichungen auf.

    36
    Propan (C3H8) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 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 300 km?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    34,5 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. C-Atome binden sich zu langen Ketten und Ringen
  2. 32 Wasserstoffatome
  3. Ein Molekül mit vier Bindungen
  4. CH4
  5. C2H6
  6. C10H22
  7. 98 g/mol
  8. 84 g/mol
  9. Drei verschiedene
  10. höher, nämlich bei 69 °C
  11. höher, nämlich bei −42 °C
  12. höher, nämlich bei −1 °C
  13. Es ist ein Alken, eine Doppelbindung
  14. Es ist ein Alken, eine Doppelbindung
  15. CₙH₂ₙ
  16. C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
  17. C2H6 + 3,5 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
  18. CH4 + 2 O2 → 1 CO2 + 2 H2O
  19. unter 40 °C · 1 bis 4 C-Atome · Heizgas, Campingkocher, Feuerzeug
  20. 180–250 °C · 10 bis 16 C-Atome · Flugzeugtreibstoff
  21. Lange Ketten sieden hoch und werden schon weiter unten flüssig.
  22. 28,8 kg
  23. Aus den neuen, festeren Bindungen der Produkte
  24. Nicht ganz, Anbau und Transport verursachen CO₂
  25. 8 Wasserstoffatome
  26. 28 g/mol
  27. Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  28. 13
  29. 250–350 °C · 16 bis 20 C-Atome · Kraftstoff für Dieselmotoren
  30. 60 kg
  31. 14 Wasserstoffatome
  32. C2H6
  33. 58 g/mol
  34. höher, nämlich bei 69 °C
  35. An einer C=C-Doppelbindung
  36. C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
  37. 250–350 °C · 16 bis 20 C-Atome · Kraftstoff für Dieselmotoren
  38. 34,5 kg