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

Im Vergleich zu anderen organischen Verbindungen haben Alkane sehr niedrige Schmelz- und Siedetemperaturen, auch ist die Dichte von Alkanen sehr gering. Alle drei Eigenschaften sind auf die extrem geringe Polarität der C-H-Bindungen zurückzuführen. Alkan-Moleküle werden untereinander nur durch London-Kräfte zusammengehalten, nicht durch Keesom-Kräfte (Dipol-Dipol-Kräfte) oder gar Wasserstoffbrücken-Bindungen.

Die Wasserlöslichkeit von Alkanen ist sehr gering, was daran liegt, dass Alkan-Moleküle keine H-Brücken mit Wasser-Molekülen bilden können und noch nicht einmal Dipol-Eigenschaften besitzen, so dass sich im Wasser auch keine Hydrathüllen bilden können.

Chemische Eigenschaften

Alkane können vornehmlich zwei Reaktionen eingehen, nämlich einmal die Oxidation (Verbrennung an der Luft; wirtschaftlich sehr bedeutsam), und dann die Halogenierung (vor allem die Reaktion mit Chlor zu Chloralkanen). Von Säuren oder Laugen werden Alkane normalerweise nicht angegriffen, daher hat man die Alkane früher auch als Paraffine bezeichnet, was so viel bedeutet wie "wenig reaktionsfähig".

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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