Chemie Lernzettel: Kohlenwasserstoffe, Alkohole, und Isomerie

Kohlenwasserstoffe und funktionelle Gruppen

Alkane sind die einfachsten Kohlenwasserstoffe mit nur Einfachbindungen zwischen den C-Atomen. Du erkennst sie an der Formel CnH2n+2 und der Endung -an (Methan, Ethan, Propan). Sie sind unpolar und haben daher nur schwache Van-der-Waals-Kräfte - deshalb steigen ihre Siede- und Schmelztemperaturen mit der Kettenlänge.

Alkene und Alkine sind ungesättigt, weil sie Mehrfachbindungen haben. Alkene haben eine C=C-Doppelbindung (Formel: CnH2n), Alkine eine C≡C-Dreifachbindung (Formel: CnH2n-2). Diese Mehrfachbindungen machen sie reaktiver als Alkane.

Bei den Alkoholen sorgt die Hydroxylgruppe $-OH$ für höhere Siede- und Schmelztemperaturen, weil Wasserstoffbrücken entstehen. Aldehyde $-CHO$ und Ketone $-CO-$ haben polare funktionelle Gruppen, aber keine H-Brücken - deshalb liegen ihre Temperaturen zwischen Alkanen und Alkoholen.

Merktipp: Aldehyde wirken reduzierend (haben ein H-Atom an der C=O-Gruppe), Ketone nicht!

Oxidation von Alkoholen folgt einem klaren Muster: Primäre Alkohole werden zu Aldehyden und dann zu Carbonsäuren oxidiert. Sekundäre Alkohole werden zu Ketonen oxidiert. Tertiäre Alkohole können nur unter Zerstörung des Kohlenstoffgerüsts oxidiert werden.

Isomerie, Carbonsäuren und Nomenklatur

Isomerie bedeutet: gleiche Molekülformel, aber unterschiedliche Strukturformel. Das erklärt, warum Stoffe mit derselben Anzahl an Atomen völlig verschiedene Eigenschaften haben können. Bei Alkoholen unterscheidest du zwischen primär, sekundär und tertiär - je nachdem, mit wie vielen C-Atomen das OH-tragende C-Atom verbunden ist.

Carbonsäuren entstehen durch Oxidation von Aldehyden und haben die charakteristische Carboxylgruppe $-COOH$. Die wichtigsten kennst du unter Trivialnamen: Methansäure heißt Ameisensäure, Ethansäure ist Essigsäure. Ester bilden sich, wenn Carbonsäuren mit Alkoholen reagieren - dabei wird Wasser abgespalten.

Oxidationszahlen bestimmen: Sauerstoff ist elektronegativer als Kohlenstoff, Kohlenstoff elektronegativer als Wasserstoff. Die Bindungselektronen werden immer dem elektronegativeren Atom zugeordnet.

Die IUPAC-Nomenklatur folgt klaren Regeln: Finde die längste C-Kette für den Stammnamen, nummeriere so, dass die wichtigsten Gruppen die kleinsten Zahlen bekommen. Bei Alkenen und Alkinen haben Mehrfachbindungen Vorrang, und die Endung -in kommt vor -en. Seitenketten ordnest du alphabetisch - dabei zählen Zahlwörter wie "di-" oder "tri-" nicht für die Reihenfolge.