Struktur-Eigenschafts-Beziehung bei Alkanen

In Alkanen sind die C-Atome sp³-hybridisiert, was zu einer tetraedrischen Anordnung mit Bindungswinkeln von etwa 109,5° führt. Diese Hybridisierung entsteht, wenn die Energieniveaus des Kohlenstoffatoms neu verteilt werden, um stabile Bindungen zu bilden.

Bei Alkanen unterscheiden wir zwischen primären, sekundären und tertiären C-Atomen je nach Anzahl der gebundenen Kohlenstoffatome. Die C-H-Bindungen sind mit einem Elektronegativitätsunterschied (ΔEN) von 0,3 nur schwach polar, während C-C-Bindungen mit ΔEN=0 unpolar sind.

Trotz schwach polarer C-H-Bindungen haben Alkane keinen Dipolmoment, weil die tetraedrische Struktur für einen Ausgleich sorgt. Nach außen stehen nur die positiv geladenen H-Atome, während die C-Atome mit negativen Oxidationszahlen im Inneren verborgen sind.

💡 Energiekonzept in der Chemie: Alkane sind zwar energiereiche Verbindungen, reagieren aber nur schwer, weil die Wasserstoffatome die reaktiven Kohlenstoffzentren abschirmen und Reaktionspartner nicht leicht herankommt.

Zwischen Alkan-Molekülen wirken nur sehr schwache Van-der-Waals-Kräfte, was ihre physikalischen Eigenschaften wie niedrige Siede- und Schmelzpunkte erklärt. Diese zwischenmolekularen Kräfte entstehen durch kurzzeitige Ladungsverschiebungen und nehmen mit steigender Molekülgröße zu.