Kohlenwasserstoffe und ihre Eigenschaften: Einfache Erklärungen und Beispiele

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Mareike

29.8.2021

Chemie

Organische Chemie

Fächer

Chemie

Aromatische kohlenwasserstoffe

Reaktionsverhalten und bindungsmodelle

Bindungsmodelle

Kohlenwasserstoffe und ihre Eigenschaften: Einfache Erklärungen und Beispiele

Name: Knowunity
Brand: Knowunity

Kohlenwasserstoffe sind organische Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen. Sie bilden die Grundlage der organischen Chemie und lassen sich in gesättigte und ungesättigte Verbindungen einteilen. Zu den wichtigsten Gruppen gehören Alkane, Alkene und Alkine, die sich durch ihre Bindungsarten und Eigenschaften unterscheiden.

• Alkane sind gesättigte Kohlenwasserstoffe mit Einfachbindungen zwischen den C-Atomen.
• Alkene enthalten mindestens eine Doppelbindung und sind ungesättigte Verbindungen.
• Alkine weisen eine Dreifachbindung auf und zählen ebenfalls zu den ungesättigten Kohlenwasserstoffen.
• Die homologen Reihen dieser Verbindungen zeigen charakteristische Eigenschaften und Strukturmerkmale.
• Kohlenwasserstoffe im Alltag finden sich in Brennstoffen, Kunststoffen und vielen anderen Produkten.

...

29.8.2021

6333

Organische Chemie
Definition - Organische Stoffe sind Kohlenstoffverbindungen. Zu den organischen Stoffen gehören nicht: Modifikationen des

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Eigenschaften und Struktur der Alkane

Die homologe Reihe der Alkane zeigt charakteristische Trends in ihren physikalischen Eigenschaften, die eng mit ihrer Molekülstruktur zusammenhängen.

Highlight: Mit zunehmender Anzahl der C-Atome steigen die Schmelz- und Siedetemperaturen der Alkane.

Eine Tabelle zeigt die Schmelz- und Siedetemperaturen von Methan bis Decan:

Alkan	Schmelztemperatur (°C)	Siedetemperatur (°C)
Methan	-183	-161
Ethan	-183	-89
Propan	-187	-42
Butan	-135	-1
...	...	...
Decan	-30	174

Diese Temperaturunterschiede lassen sich durch die zunehmenden zwischenmolekularen Kräfte $Van-der-Waals-Kräfte$ bei längeren Kohlenstoffketten erklären.

Example: Butan $C₄H₁₀$ hat einen Schmelzpunkt von -135°C und einen Siedepunkt von -0,5°C.

Strukturelle Eigenschaften der Alkane:

Unverzweigte oder verzweigte Molekülketten
C-C und C-H Bindungen sind unpolar $ΔEN = 0,0 bzw. 0,4$
Bilden Moleküle, keine Ionen

Definition: Isomerie bezeichnet das Phänomen, dass Verbindungen mit gleicher Summenformel unterschiedliche Molekülstrukturen aufweisen können.

Beispiel für Isomere: n-Butan und Isobutan $beide C₄H₁₀$

Die Löslichkeit und elektrische Leitfähigkeit der Alkane sind ebenfalls charakteristisch:

Nicht löslich in Wasser $hydrophob$
Gut löslich in anderen Alkanen
Nicht elektrisch leitfähig

Vocabulary: Hydrophob: wasserabweisend; lipophil: fettliebend

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Alkene und Alkine: Ungesättigte Kohlenwasserstoffe

Alkene sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer Doppelbindung im Molekül. Sie bilden eine wichtige Gruppe in der organischen Chemie.

Definition: Alkene sind Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer C=C Doppelbindung.

Homologe Reihe der Alkene:

Allgemeine Summenformel: C₂H₂₂ $n = Anzahl der C-Atome, n ≥ 2$
Nomenklatur: Wortstamm der Alkane + Endung "-en"
Position und Anzahl der Doppelbindungen werden angegeben

Example: Ethen $C₂H₄$ , Propen $C₃H₆$ , Buten $C₄H₈$

Eigenschaften der Alkene:

Niedrigere Siedetemperaturen als entsprechende Alkane
Schwächere Van-der-Waals-Kräfte
Reaktiver als Alkane
Brennbar
Nicht elektrisch leitfähig
Nicht wasserlöslich $hydrophob$

Highlight: Die Siedetemperatur nimmt innerhalb der homologen Reihe der Alkene zu, bleibt aber unter der der entsprechenden Alkane.

Alkine sind eine weitere Gruppe ungesättigter Kohlenwasserstoffe, charakterisiert durch eine Dreifachbindung zwischen Kohlenstoffatomen.

Definition: Alkine sind Kohlenwasserstoffverbindungen mit einer C≡C Dreifachbindung in ihrer Kohlenstoffkette.

Homologe Reihe der Alkine:

Beispiele: Ethin $C₂H₂$ , Propin $C₃H₄$ , Butin $C₄H₆$

Vocabulary: Dreifachbindung: Eine kovalente Bindung, bei der drei Elektronenpaare zwischen zwei Atomen geteilt werden.

Die Strukturformeln und Eigenschaften der Alkine ähneln denen der Alkene, wobei die Dreifachbindung für noch höhere Reaktivität sorgt.

Example: Ethin $Acetylen$ wird aufgrund seiner hohen Verbrennungstemperatur beim Schweißen verwendet.

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Vergleich und Anwendungen von Kohlenwasserstoffen

Die verschiedenen Klassen der Kohlenwasserstoffe - Alkane, Alkene und Alkine - zeigen charakteristische Unterschiede in ihren Eigenschaften und Anwendungen.

Vergleich der Eigenschaften:

Reaktivität: Alkane sind am wenigsten reaktiv Alkene sind reaktiver als Alkane Alkine sind am reaktivsten
Siedetemperaturen: Steigen innerhalb jeder homologen Reihe Alkane > Alkene > Alkine $bei gleicher C-Atomzahl$
Bindungsarten: Alkane: nur Einfachbindungen Alkene: mindestens eine Doppelbindung Alkine: mindestens eine Dreifachbindung

Highlight: Die Reaktivität der Kohlenwasserstoffe nimmt von Alkanen über Alkene zu Alkinen zu, was auf die zunehmende Anzahl an π-Bindungen zurückzuführen ist.

Anwendungen von Kohlenwasserstoffen im Alltag:

Alkane: Erdgas $hauptsächlich Methan$ als Brennstoff Benzin und Diesel als Kraftstoffe Schmierstoffe und Wachse
Alkene: Ausgangsstoffe für Kunststoffe $z.B. Polyethylen$ Ethylen als Pflanzenhormon
Alkine: Acetylen $Ethin$ zum Schweißen Synthesebausteine in der organischen Chemie

Example: Polyethylen, ein weit verbreiteter Kunststoff, wird durch Polymerisation von Ethen hergestellt.

Umweltaspekte: Die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen setzt CO₂ frei und trägt zum Klimawandel bei. Daher ist die Entwicklung nachhaltiger Alternativen ein wichtiges Forschungsgebiet.

Vocabulary: Polymerisation: Chemische Reaktion, bei der kleine Moleküle $Monomere$ zu großen Molekülen $Polymeren$ verbunden werden.

Zusammenfassend bilden Kohlenwasserstoffe die Grundlage für zahlreiche Produkte und Prozesse in unserem täglichen Leben, von Energieträgern bis hin zu Kunststoffen. Das Verständnis ihrer Struktur und Eigenschaften ist entscheidend für die Entwicklung neuer Materialien und umweltfreundlicher Technologien.

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Eigenschaften und Struktur der Alkane

Die homologe Reihe der Alkane zeigt charakteristische Trends in ihren physikalischen Eigenschaften, die eng mit ihrer Molekülstruktur zusammenhängen.

Highlight: Mit zunehmender Anzahl der C-Atome steigen die Schmelz- und Siedetemperaturen der Alkane.

Eine Tabelle zeigt die Schmelz- und Siedetemperaturen von Methan bis Decan:

Alkan	Schmelztemperatur (°C)	Siedetemperatur (°C)
Methan	-183	-161
Ethan	-183	-89
Propan	-187	-42
Butan	-135	-1
...	...	...
Decan	-30	174

Diese Temperaturunterschiede lassen sich durch die zunehmenden zwischenmolekularen Kräfte $Van-der-Waals-Kräfte$ bei längeren Kohlenstoffketten erklären.

Example: Butan $C₄H₁₀$ hat einen Schmelzpunkt von -135°C und einen Siedepunkt von -0,5°C.

Strukturelle Eigenschaften der Alkane:

Unverzweigte oder verzweigte Molekülketten
C-C und C-H Bindungen sind unpolar $ΔEN = 0,0 bzw. 0,4$
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Definition: Isomerie bezeichnet das Phänomen, dass Verbindungen mit gleicher Summenformel unterschiedliche Molekülstrukturen aufweisen können.

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Die Löslichkeit und elektrische Leitfähigkeit der Alkane sind ebenfalls charakteristisch:

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Alkene und Alkine: Ungesättigte Kohlenwasserstoffe

Alkene sind ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer Doppelbindung im Molekül. Sie bilden eine wichtige Gruppe in der organischen Chemie.

Definition: Alkene sind Kohlenwasserstoffe mit mindestens einer C=C Doppelbindung.

Homologe Reihe der Alkene:

Allgemeine Summenformel: C₂H₂₂ $n = Anzahl der C-Atome, n ≥ 2$
Nomenklatur: Wortstamm der Alkane + Endung "-en"
Position und Anzahl der Doppelbindungen werden angegeben

Example: Ethen $C₂H₄$ , Propen $C₃H₆$ , Buten $C₄H₈$

Eigenschaften der Alkene:

Niedrigere Siedetemperaturen als entsprechende Alkane
Schwächere Van-der-Waals-Kräfte
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Brennbar
Nicht elektrisch leitfähig
Nicht wasserlöslich $hydrophob$

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Alkine sind eine weitere Gruppe ungesättigter Kohlenwasserstoffe, charakterisiert durch eine Dreifachbindung zwischen Kohlenstoffatomen.

Definition: Alkine sind Kohlenwasserstoffverbindungen mit einer C≡C Dreifachbindung in ihrer Kohlenstoffkette.

Homologe Reihe der Alkine:

Beispiele: Ethin $C₂H₂$ , Propin $C₃H₄$ , Butin $C₄H₆$

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Vergleich und Anwendungen von Kohlenwasserstoffen

Die verschiedenen Klassen der Kohlenwasserstoffe - Alkane, Alkene und Alkine - zeigen charakteristische Unterschiede in ihren Eigenschaften und Anwendungen.

Vergleich der Eigenschaften:

Reaktivität: Alkane sind am wenigsten reaktiv Alkene sind reaktiver als Alkane Alkine sind am reaktivsten
Siedetemperaturen: Steigen innerhalb jeder homologen Reihe Alkane > Alkene > Alkine $bei gleicher C-Atomzahl$
Bindungsarten: Alkane: nur Einfachbindungen Alkene: mindestens eine Doppelbindung Alkine: mindestens eine Dreifachbindung

Highlight: Die Reaktivität der Kohlenwasserstoffe nimmt von Alkanen über Alkene zu Alkinen zu, was auf die zunehmende Anzahl an π-Bindungen zurückzuführen ist.

Anwendungen von Kohlenwasserstoffen im Alltag:

Alkane: Erdgas $hauptsächlich Methan$ als Brennstoff Benzin und Diesel als Kraftstoffe Schmierstoffe und Wachse
Alkene: Ausgangsstoffe für Kunststoffe $z.B. Polyethylen$ Ethylen als Pflanzenhormon
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Umweltaspekte: Die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen setzt CO₂ frei und trägt zum Klimawandel bei. Daher ist die Entwicklung nachhaltiger Alternativen ein wichtiges Forschungsgebiet.

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Grundlagen der organischen Chemie und Kohlenwasserstoffe

Die organische Chemie befasst sich mit Kohlenstoffverbindungen, wobei Kohlenwasserstoffe eine zentrale Rolle spielen. Diese Verbindungen bestehen ausschließlich aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen und bilden die Grundlage für komplexere organische Moleküle.

Definition: Organische Stoffe sind Kohlenstoffverbindungen, mit Ausnahme von Kohlenstoffmodifikationen, Kohlenstoffoxiden und Carbonaten.

Kohlenwasserstoffe lassen sich in zwei Hauptgruppen unterteilen:

Gesättigte Kohlenwasserstoffe: Maximale Anzahl an H-Atomen an C-Atomen gebunden Nur Einfachbindungen zwischen C-Atomen Beispiel: Alkane
Ungesättigte Kohlenwasserstoffe: Keine maximale Anzahl an H-Atomen Mehrfachbindungen zwischen C-Atomen Beispiele: Alkene und Alkine

Highlight: Die homologe Reihe der Alkane zeigt charakteristische Gemeinsamkeiten und Unterschiede in Struktur und Eigenschaften.

Alkane bilden eine wichtige Gruppe der gesättigten Kohlenwasserstoffe. Ihre allgemeine Summenformel lautet C₂H₂₊₂ $n = Anzahl der C-Atome$ .

Example: Methan $CH₄$ , Ethan $C₂H₆$ , Propan $C₃H₈$

Eigenschaften der Alkane:

Leicht flüchtig $besonders niedere Alkane$
Farblos
Brennbar
Nicht löslich in polaren Lösungsmitteln

Vocabulary: Homologe Reihe: Eine Gruppe von ähnlichen organischen Verbindungen, die sich in der Anzahl der CH₂-Gruppen unterscheiden.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Stefan S

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Samantha Klich

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Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Lena M

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Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

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Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

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