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Kohlenwasserstoffe - Referat
Kohlenwasserstoffe
Kohlenwasserstoffe (KWs) sind (meist organische) Kohlen-Wasserstoff-Verbindungen. Sie sind die Stammsubstanzen aller anderen organischen Verbindungen. Unterteilt werden sie meist in 2 Hauptgruppen: offenkettige (z.B. n-Pentan) und cyclische (z.B. Cyclopentan) Kohlenwasserstoffe.
Während in den offenkettigen Verbindungen (bei mehr als einem C-Atom) die Kohlenstoffatome zu einer Kette verknüpft sind, sind diese bei den cyclischen Verbindungen zu mindestens einem geschlsosenen Ring abgeordnet. Die C-Atome in den offenkettigen Verbindungen können auch mehrere Verzweigungen haben. *
Die 2 Hauptgruppen lassen sich in 2 weitere Untergruppen unterteilen:gesättigt und ungesättigt.
Gesättigte Verbindungen haben im Gegensatz zu den ungesättigen keine Doppel- oder Dreifachbindungen im Molekül. Eine Sonderrolle spielen aromatische Kohlenwasserstoffe wie z.B. Benzol oder Anthracen.
Alkane
Alkane sind gesättigte offenkettige KW-Verbindungen. Die allgemeine Summenformel ist CnH2n+2 (n=Anzahl der C-Atome im Molekül). Die Endsilbe heißt immer „-an“
Alle Alkane sind reaktionsträge, reagieren bei Raumtemperatur kaum mit Säuren und Basen oder Alkalien. Erdöl selbst und Erdölprodukte wie Benzin, Heizöl und Petrolium bestehen hauptsächlich aus vielen gesättigten Kohlenwasserstoffen. Unverzweigte Alkane werden n-Alkane (z.B. n-Butan), während verzweigte iso-Alkane (z.B. iso-Butan) genannt werden.
Beim Methan bilden die 4 Wasserstoff-Atome einen Tetraeder, in dessen Mitte sich das Kohlenstoffatom befindet. Hierbei beträgt der Winkel von einem H-Atom zu einem anderen Atom immer exakt 109,47°. Eine C-H-Bindung hat die Länge 109pm, eine C-C-Bindung 154pm.
Da die Eigenschaften der Alkane aufgrund der homologen Reihe der Alkane vorhersagbar sind, sobald man einige kennt, muss man nur die Anzahl der Atome kennen, um Eigenschaften wie Schmelz- und Siesetemperatur anhand der Molekülfläche bzw. „Gesamtangriffsfläche“, in etwa vorherzusagen. Je kleiner diese Angriffsfläche, desto kleiner sind die Van-der-Waals-Kräfte und desto tiefer ist z.B. der Siedepunkt. Daher treten die ersten kürzeren Alkane bei Raumtemperatur gasförmig, die mittelkettigen flüssig und die langkettigen (halb-)fest auf.
Alkene
Alkene, auch Olefine genannt, bilden sich aus offenkettigen Kohlenwasserstoffen. Dabei entsteht eine Doppelbindung zwischen zwei Kohlenstoffatomen. Die Summenformel lautet CnH2n. Man erkennt sie durch die Endsilbe „-en“.
Alkene sind im Vergleich zu den gesättigten Alkanen nicht so reaktionsträge. Zu Halogenen sind sie reaktionsfreudig, weil deren Atome sich an die Doppelbindungen anlagern können (Additionsreaktion). Sie reagieren auch mit Wasserstoff und Ammoniak. Zwar findet man sie nicht in der Natur, doch entstehen sie bei trockener Destillation von Kohle sowie beim Crackverfahren, das zur Raffinierung von Erdöl angewendet wird.
Ethen, das erste Alken in der Liste wird zur Herstellung vieler organischer Verbindungen verwendet. Unter anderem lässt es Früchte schneller reifen.
Alkine
Alkine enthalten zwischen zwei Kohlenstoffatomen eine Dreifachbindung. Die allgemeine Summenformel heißt CnH2n-2. Die Endsilbe lautet „-in“. Da sie sehr reaktionsfreudig sind, sind sie in der Natur nicht anzutreffen.
Ethin, das erste Alkin in der Alkinreihe, verwendet man zur Herstellung und Erzeugung von Acrylsäure und Acetylenruß. Die Acrylsäure wird für die Kunststoff- und Lackindustrie gebraucht, der Acerylenruß als Füllstoff in der Reifenherstellung.
Durch die Verbrennung von Ethin mit Sauerstoff werden sehr hohe Temperaturen erreicht, mit denen man problemlos Stahl schmelzen kann.
Halogenalkane
Halogenalkane/Alkylhalogenide sind Alkane, die mit einem oder mehreren Halogenatomen verbunden sind. Die allgemeine Formel lautet R---X. Das „R“ drückt den Alkylrest (z. B. Ethyl-) aus, das „X“ das Halogen (z.B. Chlor). Es wird zwischen den 3 Gruppen der Alkylhalogeniden (primär, sekundär und tertiär) und mehrfach halogenierten Verbindungen, wie z. B. Chloroform (CHCl3) unterschieden. Primäre Halogenalkane besitzen die Formel RCH2---X, sekundäre R2CH---X und tertiäre R3C---X.
Sie können durch Veresterung von Alkoholen mit anorganischen Säuren sowie durch eine direkte Reaktion der Alkane mit Halogenen entstehen. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften der einzelnen Halogenalkane in der Gruppe lassen sich nicht vorhersagen, da sie teilweise sehr unterschiedlich sind.
Unter anderem werden Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) als Kühl- Treib- und Löschmittel verwendet sowie als Lösungmittel in der organischen Chemie. Die FCKWs zerstören das lebenswichtige Ozon, weshalb sie jetzt immer weniger Verwendung finden und die Menschheit sich nach Alternativen für FCKWs umschaut.
*=(Anmerkung: Hierbei wird jedoch nur auf die offenkettigen Verbindungen eingegangen, nicht die cyclischen!)
Dieses Referat wurde eingesandt vom User: FritzXP
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