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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 3 Kohlenstoffatome. Bestimme: Wie viele Wasserstoffatome hat es? Regel: CₙH₂ₙ₊₂.
Schritt für Schritt
  1. Doppelt: 2 · 3 = 6
  2. Plus die Enden: 6 + 2 = 8
  1. Doppelt: 2 · 3 = 6
  2. Plus die Enden: 6 + 2 = 8
Ergebnis:
8 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
    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
  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 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

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 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
  3. ★6
    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

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

Hepten hat die Formel C₇H₁₄. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
Schritt für Schritt
  1. Kohlenstoff in g/mol: 7 · 12 = 84
  2. Zusammen in g/mol: 84 + 14 = 98
  1. Kohlenstoff in g/mol: 7 · 12 = 84
  2. Zusammen in g/mol: 84 + 14 = 98
Ergebnis:
98 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
    Pentan hat die Formel C₅H₁₂. 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 + 12 = 72
    Ergebnis:
    72 g/mol
  3. ★9
    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

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

Propan siedet bei −42 °C, Butan bei −1 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Pentan aussieht.
KettenlängeSiedetemperatur−42 °CPropan−1 °CButan?Pentanlängere Kette → stärkere Anziehung zwischen den Molekülen
Schritt für Schritt
  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
  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

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
    Heptan siedet bei 98 °C, Octan bei 126 °C. Erkläre den Unterschied und sage voraus, wie es bei Nonan aussieht.
    So fängst du an:
    Octan hat ein C-Atom mehr, also ein längeres Molekül.
    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
  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
    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

Entscheide: Ist C₂H₂ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
Schritt für Schritt
  1. 2 Kohlenstoffatome.
  2. Alkan hätte 6, Alken 4, Alkin 2 Wasserstoffatome.
  3. 2 Wasserstoffatome: ein Alkin, eine Dreifachbindung.
  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

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 C₅H₁₂ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    So fängst du an:
    5 Kohlenstoffatome.
    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
  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
    Ethan (C2H6) 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. 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
  2. ●17
    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
  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

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. ○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 „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
  3. ★21
    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

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 300 km?
Schritt für Schritt
  1. Benzin: 6 L · 300 : 100 = 18 L
  2. Kohlenstoffdioxid: 18 · 2,4 kg = 43,2 kg
  1. Benzin: 6 L · 300 : 100 = 18 L
  2. Kohlenstoffdioxid: 18 · 2,4 kg = 43,2 kg
Ergebnis:
43,2 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 5 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: 5 L · 200 : 100 = 10 L
    Lösung zeigen
    1. Benzin: 5 L · 200 : 100 = 10 L
    2. Kohlenstoffdioxid: 10 · 2,3 kg = 23 kg
    Ergebnis:
    23 kg
  2. ●23
    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 500 km?
    Lösung zeigen
    1. Benzin: 6 L · 500 : 100 = 30 L
    2. Kohlenstoffdioxid: 30 · 2,4 kg = 72 kg
    Ergebnis:
    72 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 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
  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
    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
  4. ●28
    Entscheide: Ist C₅H₈ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    Lösung zeigen
    1. 5 Kohlenstoffatome.
    2. Alkan hätte 12, Alken 10, Alkin 8 Wasserstoffatome.
    3. 8 Wasserstoffatome: ein Alkin, eine Dreifachbindung.
    Ergebnis:
    Es ist ein Alkin, eine Dreifachbindung
  5. ●29
    Ein Molekül Octan (C₈H₁₈) verbrennt vollständig zu 8 CO₂ und 9 H₂O. Bestimme: Wie viele Sauerstoffatome stehen rechts in der Gleichung?
    Lösung zeigen
    1. Kohlenstoffdioxid: 8 · 2 = 16 Atome
    2. Wasser: 9 Atome
    3. Zusammen: 16 + 9 = 25
    Ergebnis:
    25
  6. ●30
    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

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

  2. Ich benenne die ersten zehn Alkane.

    32
    Gib die Summenformel von Butan an und begründe sie mit der allgemeinen Formel.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    C4H10

  3. Ich stelle Summen- und Strukturformeln auf.

    33
    Penten hat die Formel C₅H₁₀. Bestimme: Wie groß ist seine Molmasse? C 12 g/mol, H 1 g/mol.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    70 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
    Entscheide: Ist C₂H₆ ein Alkan, ein Alken oder ein Alkin?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen

  6. Ich stelle Verbrennungsgleichungen auf.

    36
    Pentan (C5H12) verbrennt vollständig. Stelle die Reaktionsgleichung auf.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    C5H12 + 8 O2 → 5 CO2 + 6 H2O

  7. Ich beschreibe die fraktionierte Destillation von Erdöl.

    37
    Die Fraktion „Gase“ (Ketten aus 1 bis 4 C-Atomen) wird weit oben im Destillationsturm abgetrennt. Begründe, warum gerade dort.
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    Ergebnis:
    Kurze Ketten sieden niedrig und steigen als Dampf weit nach oben.

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

    38
    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 300 km?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    43,2 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. 16 Wasserstoffatome
  3. 42 Wasserstoffatome
  4. C3H8
  5. C9H20
  6. C5H12
  7. 30 g/mol
  8. 72 g/mol
  9. 100 g/mol
  10. höher, nämlich bei 151 °C
  11. höher, nämlich bei −42 °C
  12. höher, nämlich bei 69 °C
  13. Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  14. Es ist ein Alken, eine Doppelbindung
  15. CₙH₂ₙ
  16. C2H6 + 3,5 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
  17. C4H10 + 6,5 O2 → 4 CO2 + 5 H2O
  18. CH4 + 2 O2 → 1 CO2 + 2 H2O
  19. unter 40 °C · 1 bis 4 C-Atome · Heizgas, Campingkocher, Feuerzeug
  20. 40–180 °C · 5 bis 10 C-Atome · Kraftstoff für Ottomotoren
  21. Lange Ketten sieden hoch und werden schon weiter unten flüssig.
  22. 23 kg
  23. 72 kg
  24. Nicht ganz, Anbau und Transport verursachen CO₂
  25. 12 Wasserstoffatome
  26. 28 g/mol
  27. höher, nämlich bei 98 °C
  28. Es ist ein Alkin, eine Dreifachbindung
  29. 25
  30. 180–250 °C · 10 bis 16 C-Atome · Flugzeugtreibstoff
  31. 20 Wasserstoffatome
  32. C4H10
  33. 70 g/mol
  34. höher, nämlich bei 69 °C
  35. Es ist ein Alkan, nur Einfachbindungen
  36. C5H12 + 8 O2 → 5 CO2 + 6 H2O
  37. Kurze Ketten sieden niedrig und steigen als Dampf weit nach oben.
  38. 43,2 kg