Homologe Reihe der Alkane

Die homologe Reihe der Alkane bildet das Rückgrat der organischen Chemie. Alkane sind Kohlenwasserstoffe, die ausschließlich aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehen, welche durch Einfachbindungen miteinander verknüpft sind. Diese Verbindungen folgen einer systematischen Namensgebung und weisen charakteristische Eigenschaften auf.

Definition: Alkane sind gesättigte Kohlenwasserstoffe mit der allgemeinen Summenformel CnH2n+2, wobei n die Anzahl der Kohlenstoffatome repräsentiert.

Die homologe Reihe beginnt mit Methan (CH4) und setzt sich mit Ethan (C2H6), Propan (C3H8) und Butan (C4H10) fort. Weitere Mitglieder dieser Reihe sind:

Beispiel: Pentan (5 C-Atome), Hexan (6 C-Atome), Heptan (7 C-Atome), Octan (8 C-Atome), Nonan (9 C-Atome), Decan (10 C-Atome)

Die Strukturformel der Alkane zeigt die räumliche Anordnung der Atome. Mit zunehmender Kettenlänge werden die Strukturen komplexer, aber das Grundprinzip bleibt gleich: Kohlenstoffatome sind durch Einfachbindungen verbunden und die restlichen Bindungen werden durch Wasserstoffatome gesättigt.

Highlight: Die allgemeine Summenformel der Alkane lautet CnH2n+2, was es ermöglicht, die Zusammensetzung jedes Alkans schnell zu bestimmen.

Die physikalischen Eigenschaften der Alkane variieren mit der Kettenlänge. Bei Raumtemperatur sind die ersten vier Alkane (Methan bis Butan) gasförmig, Alkane mit 5 bis 14 Kohlenstoffatomen sind flüssig, und ab 15 Kohlenstoffatomen liegen sie als Feststoffe vor.

Vocabulary: Van-der-Waals-Kräfte sind schwache intermolekulare Kräfte, die zwischen Alkanmolekülen wirken und für viele ihrer physikalischen Eigenschaften verantwortlich sind.

Die Stärke der Van-der-Waals-Kräfte nimmt mit der Molekülgröße zu, was zu einem Anstieg der Schmelz- und Siedepunkte führt. Dies erklärt den Übergang von gasförmigen zu flüssigen und schließlich festen Alkanen mit zunehmender Kettenlänge.

Highlight: Die Löslichkeit der Alkane ist stark von ihrer Polarität abhängig. Als unpolare Moleküle sind sie hydrophob (wasserabweisend) und lipophil (fettliebend).