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Alkane verstehen: Methan, Ethan und Propan bis Butan

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Alkane verstehen: Methan, Ethan und Propan bis Butan

Die Alkane sind eine wichtige Gruppe organischer Verbindungen mit charakteristischen Eigenschaften. Sie bilden eine homologe Reihe von Kohlenwasserstoffen mit der allgemeinen Summenformel CnH2n+2. Die einfachsten Vertreter sind Methan, Ethan und Propan.

  • Alkane sind unpolare Verbindungen und daher lipophil (fettlöslich)
  • Sie sind brennbar, wobei längere Ketten mehr Ruß produzieren
  • Alkane leiten keinen elektrischen Strom
  • Sie lösen sich gut in unpolaren Lösungsmitteln, aber schlecht in polaren

29.3.2021

569

B Schülerexperiment
,,Brennbarkeit der Alkane"
Aufgabe:
Untersuche Methan, Pentan, Octan und Eicosan auf ihre Brennbarkeit!
Klassenstufe B
V

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Löslichkeit der Alkane (Fortsetzung)

Diese Seite setzt die Auswertung des Löslichkeitsexperiments fort.

Die Strukturformeln von Wasser, Pentan und Octan werden dargestellt und ihre Elektronegativitätsdifferenzen (ΔEN) berechnet:

  • H2O: ΔEN = 1,4
  • C5H12 (Pentan): ΔEN = 0,4
  • C8H18 (Octan): ΔEN = 0,4

Highlight: Wasser hat aufgrund der größeren Elektronegativitätsdifferenz Ladungsschwerpunkte und ist polar, während Alkane unpolar sind.

Diese Analyse hilft zu erklären, warum sich Alkane besser in unpolaren als in polaren Lösungsmitteln lösen.

B Schülerexperiment
,,Brennbarkeit der Alkane"
Aufgabe:
Untersuche Methan, Pentan, Octan und Eicosan auf ihre Brennbarkeit!
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Zusammenfassung der Experimente

Diese Seite fasst die Ergebnisse der vorherigen Experimente zur Brennbarkeit, elektrischen Leitfähigkeit und Löslichkeit der Alkane zusammen.

Highlight: Alle Alkane sind brennbar, wobei längere Ketten mehr Ruß produzieren.

Example: Reaktionsgleichungen für die Verbrennung von Pentan, Octan und Eicosan werden aufgestellt.

Highlight: Alkane sind nicht elektrisch leitfähig, weder im festen noch im flüssigen Zustand.

Die Strukturformel von Pentan wird dargestellt, um die fehlende elektrische Leitfähigkeit zu erklären.

Definition: Alkane haben keine frei beweglichen Ionen, die für elektrische Leitfähigkeit nötig wären.

B Schülerexperiment
,,Brennbarkeit der Alkane"
Aufgabe:
Untersuche Methan, Pentan, Octan und Eicosan auf ihre Brennbarkeit!
Klassenstufe B
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Brennbarkeit der Alkane

Dieses Schülerexperiment untersucht die Brennbarkeit von Methan, Pentan, Octan und Eicosan.

Die Schüler sollen zunächst die Summen- und Strukturformeln der zu untersuchenden Alkane angeben. Dann wird die Verbrennung der verschiedenen Alkane beobachtet und die Rußbildung verglichen.

Highlight: Die Verbrennung von Methan erzeugt weniger Ruß als die von Eicosan. Dies deutet auf einen Zusammenhang zwischen Kettenlänge und Rußentwicklung hin.

Example: Die Reaktionsgleichung für die Verbrennung von Methan lautet: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

Die Schüler sollen daraus allgemeine Aussagen zur Brennbarkeit von Alkanen und zum Zusammenhang zwischen Kettenlänge und Rußbildung ableiten.

B Schülerexperiment
,,Brennbarkeit der Alkane"
Aufgabe:
Untersuche Methan, Pentan, Octan und Eicosan auf ihre Brennbarkeit!
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Elektrische Leitfähigkeit der Alkane

In diesem Experiment wird die elektrische Leitfähigkeit von Pentan, Octan und Eicosan untersucht.

Die Schüler sollen zunächst die Voraussetzungen für elektrische Leitfähigkeit nennen. Dann wird die Leitfähigkeit der flüssigen und festen Alkane mit einer einfachen Versuchsanordnung getestet.

Highlight: Alkane leiten weder im festen noch im flüssigen Zustand elektrischen Strom.

Definition: Elektrische Leitfähigkeit erfordert frei bewegliche Ladungsträger, die in Alkanen nicht vorhanden sind.

Die Schüler sollen aus ihren Beobachtungen allgemeine Aussagen über die elektrische Leitfähigkeit von Alkanen ableiten und dies anhand der Strukturformel von Pentan begründen.

B Schülerexperiment
,,Brennbarkeit der Alkane"
Aufgabe:
Untersuche Methan, Pentan, Octan und Eicosan auf ihre Brennbarkeit!
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Löslichkeit der Alkane

Dieses Experiment untersucht die Löslichkeit von Wasser, Pentan und Octan in polaren und unpolaren Lösungsmitteln.

Die Schüler sollen zunächst die Strukturformeln und Elektronegativitäten von Wasser und Pentan analysieren, um deren Polarität zu bestimmen.

Vocabulary: Elektronegativitätsdifferenzen ≥ 0,4 führen zur Ausbildung von Ladungsschwerpunkten in Molekülen.

Im Versuch wird die Löslichkeit in Ethanol (polar) und Waschbenzin (unpolar) getestet.

Highlight: Alkane lösen sich gut in unpolaren, aber schlecht in polaren Lösungsmitteln.

Die Schüler sollen daraus allgemeine Aussagen über die Löslichkeit von Alkanen ableiten und die Regel "Ähnliches löst sich in Ähnlichem" bewerten.

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  • C5H12 (Pentan): ΔEN = 0,4
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Example: Die Reaktionsgleichung für die Verbrennung von Methan lautet: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

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Die Schüler sollen zunächst die Voraussetzungen für elektrische Leitfähigkeit nennen. Dann wird die Leitfähigkeit der flüssigen und festen Alkane mit einer einfachen Versuchsanordnung getestet.

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