Alkane

Alkane sind eine Gruppe von Kohlenwasserstoffen, die nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen und nur Einfachbindungen aufweisen. Sie sind gesättigt und acyclisch, das heißt, sie weisen keine Kohlenstoffringe auf. Die allgemeine Summenformel für Alkane lautet C_nH_(2n+2), wobei n eine natürliche Zahl ist.

Hier die ersten zehn Alkane, deren Namen man auswendig können sollte:

1. Methan CH₄
2. Ethan C₂H₆
3. Propan C₃H₆
4. Butan C₄H₁₀
5. Pentan C₅H₁₂
6. Hexan C₆H₁₄
7. Heptan C₇H₁₆
8. Octan C₈H₁₈
9. Nonan C₉H₂₀
10. Decan C₁₀H₂₂

Diese unverzweigten Alkane werden als n-Alkane bezeichnet und bilden eine homologe Reihe. Das heißt, ein Alkan unterscheidet sich von seinem Vorgänger in der homologen Reihe nur durch eine zusätzliche Methylen-Gruppe CH₂.

Die verzweigten Alkane dagegen werden als Isoalkane bezeichnet.

Nomenklatur

Physikalische Eigenschaften

Alkane sind in der Regel farblose, geruchlose und ungiftige Gase (Methan bis Butan bei 20 ºC ) oder Flüssigkeiten (ab Pentan bei 20 ºC ). Sie sind in vielen organischen Lösungsmitteln löslich, in Wasser jedoch vollkommen unlöslich. Weil die Moleküle der Alkane extrem unpolar sind, haben die Verbindungen relativ niedrige Schmelz- und Siedepunkte sowie Dichten. Da Alkane keine H-Brücken mit Wasser-Molekülen bilden können, sind sie auch nicht löslich in Wasser, dafür aber in vielen organischen Lösemitteln.

Chemische Eigenschaften

Alkane haben eine niedrige Reaktivität und sind chemisch stabil. Sie reagieren weder mit Säuren noch mit Basen. Die Reaktionen, zu denen Alkane fähig sind (vor allem Oxidation und Halogenierung) laufen nur unter hohen Temperaturen und Drücken ab.

Synthese

Alkane können durch verschiedene Methoden synthetisiert werden, die bekanntesten sind die Hydrierung von Alkenen und Alkinen, die Dehydrierung von Alkoholen und die Hydrogenierung von Kohlenstoffmonoxid.

Meistens ist eine Synthese aber gar nicht notwendig, denn Alkane können leicht aus Erdgas oder Raffineriegas gewonnen werden. Allerdings ist bei höheren Alkanen eine Trennung recht aufwendig, da die Siedepunkte recht nahe beieinander liegen.

Verwendung

Alkane werden vielfältig eingesetzt, u.a. als Brennstoffe, Schmiermittel, Lösungsmittel und als Rohstoffe für die Herstellung anderer organischer Verbindungen. Aus Methan kann man beispielsweise wichtige Lösemittel wie Chloroform CHCl₃ oder Tetrachlorkohlenstoff CCl₄ herstellen.

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