Reaktionen und physikalische Eigenschaften der Alkane
Alkane zeigen charakteristische Reaktionen und physikalische Eigenschaften, die für ihr Verständnis und ihre Anwendung von großer Bedeutung sind. Eine der wichtigsten Reaktionen von Alkanen ist die Verbrennung mit Sauerstoff.
Definition: Die Verbrennung von Alkanen kann vollständig oder unvollständig sein, abhängig von der verfügbaren Sauerstoffmenge.
Bei einer vollständigen Verbrennung entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasser als Produkte. Im Gegensatz dazu führt eine unvollständige Verbrennung zur Bildung von Kohlenstoffmonoxid und Wasser.
Die physikalischen Eigenschaften der Alkane, insbesondere ihre Siedepunkte, folgen einem klaren Trend:
Highlight: Der Siedepunkt von Alkanen steigt pro CH2-Gruppe um etwa 20 bis 30 °C an.
Diese Gesetzmäßigkeit ist Teil der homologen Reihe der Alkane. Vom Methan (CH4) ausgehend nehmen sowohl Schmelz- als auch Siedepunkt mit steigender Anzahl der CH2-Gruppen zu. Dies führt dazu, dass die kurzkettigen Alkane Methan, Ethan, Propan und Butan unter Normalbedingungen gasförmig sind, während Alkane ab einer Kettenlänge von sechs Kohlenstoffatomen (Hexan) bereits flüssig vorliegen.
Eine weitere wichtige Reaktion der Alkane ist die Substitution:
Example: Bei der Substitutionsreaktion werden Wasserstoffatome der Alkane durch andere Atome, wie zum Beispiel Halogenatome, ersetzt. CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
Diese Reaktion ist besonders wichtig für die Herstellung von Halogenalkanen, die als Ausgangsstoffe für viele andere organische Verbindungen dienen. Die Substitution ermöglicht es, die sonst relativ reaktionsträgen Alkane zu funktionalisieren und für weitere Reaktionen zugänglich zu machen.
Vocabulary: Ein Substituent ist ein Atom oder eine Atomgruppe, die ein Wasserstoffatom in einem Molekül ersetzt.
Die Eliminierung ist eine weitere typische Reaktion der Halogenalkane, bei der Halogen- und Wasserstoffatome abgespalten werden, wodurch ungesättigte Kohlenwasserstoffe (Alkene) entstehen.
