Physikalische Eigenschaften und Reaktionen von Alkanen

Die homologe Reihe der Alkane umfasst Verbindungen von Methan (CH₄) bis zu komplexeren Strukturen wie Dekan (C₁₀H₂₂). Mit zunehmender Kettenlänge ändern sich die physikalischen Eigenschaften der Alkane systematisch.

Siedepunkte und Viskosität in homologen Reihen von Alkanen steigen mit der Molekülgröße an. Dies lässt sich durch die Zunahme der intermolekularen Kräfte, insbesondere der London-Kräfte, erklären.

Vocabulary: London-Kräfte sind schwache Anziehungskräfte zwischen unpolaren Molekülen, die durch zufällige, unsymmetrische Elektronenverteilungen entstehen.

Die größere Oberfläche längerer Alkanmoleküle ermöglicht stärkere London-Kräfte, was zu höheren Siedetemperaturen und einer erhöhten Viskosität führt.

Highlight: Die Überwindung dieser stärkeren intermolekularen Kräfte erfordert mehr Energie, was die steigenden Siedepunkte erklärt.

Die Löslichkeit von Alkanen folgt dem Prinzip "Ähnliches löst sich in Ähnlichem". Unpolare Alkane lösen sich gut in unpolaren Lösungsmitteln wie Waschbenzin, aber schlecht in polaren Lösungsmitteln wie Wasser.

Verbrennungsreaktionen von Alkanen lassen sich durch stöchiometrische Gleichungen beschreiben. Beispielsweise verbrennt Ethan (C₂H₆) nach folgender Gleichung:

2C₂H₆ (g) + 7O₂ (g) → 4CO₂ (g) + 6H₂O (g)

Example: Der Nachweis der Verbrennungsprodukte erfolgt durch die Kalkwasserprobe für CO₂ und die Bildung von Tröpfchen oder die Blaufärbung von Kupfersulfat für H₂O.

Die Aggregatzustände der Alkane variieren mit der Kettenlänge:

• Gasförmig: Methan bis Butan
• Flüssig: Pentan bis Hexadecan
• Fest: ab Heptadecan

Diese Eigenschaften und Reaktionen der Alkane sind fundamental für das Verständnis komplexerer organischer Verbindungen und ihrer Anwendungen in der Chemie und Industrie.