Alkane: einfach erklärt
Alkane sind Kohlenwasserstoffe, deren Kohlenstoffatome nur durch Einfachbindungen verbunden sind. Kettenförmige Alkane haben die allgemeine Summenformel CₙH₂ₙ₊₂, ihre Namen enden auf -an.
Die ersten zehn Alkane
| Name | Summenformel | Siedetemperatur |
|---|---|---|
| Methan | CH₄ | -162 °C |
| Ethan | C₂H₆ | -89 °C |
| Propan | C₃H₈ | -42 °C |
| Butan | C₄H₁₀ | -1 °C |
| Pentan | C₅H₁₂ | 36 °C |
| Hexan | C₆H₁₄ | 69 °C |
| Heptan | C₇H₁₆ | 98 °C |
| Octan | C₈H₁₈ | 126 °C |
| Nonan | C₉H₂₀ | 151 °C |
| Decan | C₁₀H₂₂ | 174 °C |
Die Alkane bilden eine homologe Reihe: Jedes Glied hat eine CH₂-Gruppe mehr als das vorherige. Ab Butan gibt es zu einer Summenformel mehrere Strukturen, sogenannte Isomere.
Bau und Eigenschaften
Jedes Kohlenstoffatom in einem Alkan ist mit vier Partnern verbunden, die tetraedrisch mit einem Winkel von etwa 109,5° angeordnet sind. Die Ketten sind deshalb nicht gerade, sondern zickzackförmig.
Mit wachsender Kettenlänge steigt die Siedetemperatur, weil die Van-der-Waals-Kräfte zwischen den Molekülen stärker werden. Bei Raumtemperatur sind Methan bis Butan gasförmig, die mittleren Alkane flüssig und Alkane ab etwa 17 Kohlenstoffatomen fest.
Reaktionen
Alkane sind recht reaktionsträge, ein alter Name ist Paraffine, also "wenig reaktionsfreudig". Sie verbrennen aber gut, zum Beispiel Propan im Campingkocher: C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O.
Mit Halogenen wie Chlor oder Brom reagieren Alkane unter Lichteinwirkung in einer radikalischen Substitution. Dabei wird ein Wasserstoffatom gegen ein Halogenatom ausgetauscht.