Organische Chemie und Methan

Die organische Chemie umfasst alle Verbindungen, die Kohlenstoffatome in ihren Molekülen enthalten. Ausnahmen sind anorganische Verbindungen wie Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und Carbonate. Methan (CH₄) ist der Hauptbestandteil von Biogas und Erdgas.

Bei der Verbrennung von Methan entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf als gasförmige Produkte. Die Molekülmasse von Methan beträgt 16 u, was sich aus einem C-Atom (12 u) und vier H-Atomen (je 1 u) zusammensetzt. In seiner Struktur bildet das Methan-Molekül eine Tetraederform mit Bindungswinkeln von 109,5°.

Die Verhältnisformel von Methan kann durch quantitative Elementaranalyse bestimmt werden. Dabei wird Methan vollständig zu CO₂ und H₂O oxidiert. Aus den Massen dieser Produkte lassen sich die Stoffmengen der Elemente berechnen und das Atomzahlenverhältnis ableiten. Für Methan ergibt sich C:H = 1:4, also CH₄.

💡 Bei der Elementaranalyse ist es wichtig, die Stoffmengen korrekt zu berechnen: Bei H₂O musst du beachten, dass jedes Wassermolekül zwei H-Atome enthält!

Eine alternative Methode zur Bestimmung der Verhältnisformel ist der Volumenvergleich. Gemäß dem Satz von Avogadro enthalten gleiche Volumina von Gasen (unter gleichen Bedingungen) gleich viele Moleküle. So kann man aus den Volumina der Reaktionspartner auf die Molekülformel schließen.

Alkane und ihre Eigenschaften

Alkane haben die allgemeine Summenformel C₍ₙ₎H₍₂ₙ₊₂₎. Die einfachsten Vertreter sind:

• Methan (CH₄)
• Ethan (C₂H₆)
• Propan (C₃H₈)
• n-Butan (C₄H₁₀)

Unverzweigte Alkane werden als n-Alkane bezeichnet. Durch Reforming können aus langkettigen Alkanen verzweigte Alkane entstehen. Verbindungen mit gleicher Molekülformel aber unterschiedlicher Strukturformel nennt man Isomere – ein wichtiges Konzept in der organischen Chemie.