Methan und Organische Chemie
Die organische Chemie umfasst alle Verbindungen mit Kohlenstoffatomen in ihren Molekülen - mit Ausnahme einiger anorganischer Verbindungen wie Kohlenstoffdioxid und Carbonate. Methan (CH4) ist der Hauptbestandteil von Biogas und Erdgas und somit ein wichtiger Kohlenwasserstoff in unserem Alltag.
Bei der Verbrennung von Methan entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf. Die Molekülmasse von Methan beträgt 16 u, zusammengesetzt aus einem C-Atom (12 u) und vier H-Atomen (je 1 u). Strukturell bildet Methan einen Tetraeder mit Bindungswinkeln von 109,5°. Die C-H-Bindung ist mit einer Elektronegativitätsdifferenz von 0,3 nur schwach polar.
Die Verhältnisformel von Methan lässt sich durch quantitative Elementaranalyse bestimmen. Bei dieser Methode wird Methan vollständig zu CO2 und H2O oxidiert. Durch Bestimmung der Massen oder Volumina der Verbrennungsprodukte kann das Atomzahlenverhältnis berechnet werden. Aus den Stoffmengen von Kohlenstoff und Wasserstoff (Verhältnis 1:4) ergibt sich die Verhältnisformel CH4.
💡 Praxistipp: Bei der Berechnung von Verhältnisformeln hilft dir immer der Satz von Avogadro: Gleiche Gasvolumina enthalten bei gleichen Bedingungen die gleiche Anzahl an Teilchen!
Die Alkane bilden eine homologe Reihe mit der allgemeinen Summenformel CnH2n+2. Sie beginnt mit Methan (CH4) und setzt sich mit Ethan (C2H6), Propan (C3H8) und weiteren fort. Man unterscheidet zwischen unverzweigten Alkanen (n-Alkane) und verzweigten Strukturen, die als Isomere die gleiche Molekülformel, aber unterschiedliche Strukturformeln aufweisen.