8. Kohlenwasserstoffe - Lösungen 8.2 Alkane 6 C H Hexan 4 C H Butan 5 C H Pentan 8 C H Octan 1 CH Methan keine

8. Kohlenwasserstoffe - Lösungen 8.2 Alkane

1. Füllen sie folgende Tabelle aus

C-Atome Summenformel Name Strukturformel Skelettformel

6 C

H

Hexan

4 C

H

Butan

5 C

H

Pentan

8 C

H

Octan

1 CH

Methan

H H

H

keine

2. Zeichnen Sie alle möglichen Strukturformeln zur Summenformel C₆H₁₄.

3. Benennen Sie Isobutan (Abb. 23 rechts, S. 294) nach IUPAC-Nomenklatur 2-Methyl-propan

4. Zeichnen sie die Skelettformeln von 2,2-Dimethylbutan und 4-Ethyl-2,5-dimethylheptan

5. Schauen sie sich die Gefahrensymbole auf der Seite 444 ihres Buches an. Mit welchem Symbol würden sie flüssige Alkane kennzeichnen. Welches Symbol wäre bei luftvermischten

Alkandämpfen angebracht?

flüssiges Alkan: Alkan-Luft-Gemisch:

6. In einer Campinggasflasche befindet sich Butangas. Wenn man die Flasche schüttelt, so hört man das Plätschern einer Flüssigkeit. Erklären Sie, weshalb Butan in der Flasche flüssig ist.

Der Sdp. ist druckabhängig. Butan ist in der Flasche durch Überdruck verflüssigt.

8.4 Energie aus Treibstoffen

1. Lesen Sie das Kap. 10.5 im Buch S. 168 – 169 (inkl. Abb. 17 und 18).

Hinweis: Bindungsenergie (=enthalpie) von C=O in CO₂ beträgt 803kJ/mol (Anm. Tabellenende!)

2. In Campinggaskochern verwendet man statt Methan häufig Propan.

a) Zeichnen Sie die Strukturformel von Propan auf, geben Sie die vollständige Reaktionsgleichung der Verbrennung von Propan an.

b) Berechnen Sie die molare Reaktionswärme mit der Tabelle im Buch (Abb. 17, S. 169). *Beachten Sie, dass die Doppelbindung C=O in CO₂ eine Bindungsenergie von 803kJ/mol besitzt.

+ à +

C₃H₈ 5 O₂ 3 CO₂ 4 H₂O

8 x EBind(C-H) = 8 x 413 kJ/mol = 3304 kJ/mol 3 x 2 EBind(C=O*) = 6 x 820 = 4920 kJ/mol 2 x E_Bind(C-C) = 2 x 348 kJ/mol = 696 kJ/mol 4 x 2 E_Bind(O-H) = 8 x 464 = 3712 kJ/mol 5 x E_Bind(O=O) = 5 x 498 kJ/mol = 2490 kJ/mol

EBind(Aufwand) = 3304 + 696 + 2490 = 6490 kJ/mol EBind(Ertrag) = 4920 + 3712 = 8632 kJ/mol ΔH = E_Bind(Aufwand) - E_Bind(Ertrag) = - 2142 kJ/mol (exotherm)

c) Wo ist mehr Energie gespeichert: in einem Liter Methangas oder Propangas?

ΔH(Methan) = -814 kJ/mol, ΔH(Propan) = - 2142 kJ/mol

Satz von Avogadro: Gleiche Volumen unterschiedlicher Gase besitzen bei gleichen Bedingungen (Druck, Temperatur) gleichviele Teilchen.

Die Energieangaben sind pro Mol (kJ/mol), also pro Anzahl Teilen (1 mol = 6.023 x 10²³ Teilchen).

1 L Methangas besitzt gleichviele Teilchen wie ein Liter Propangas. Da pro Mol bei Propangas mehr Energie frei wird als bei Methan, stimmt dies auch für die Anzahl Teilchen in 1 L Gas.

1 L Propangas hat mehr Energie gespeichert als 1L Methangas.

3. a) Lesen sie im Buch S. 303 die Abschnitte "Die Verbrennung im Otto-Motor) und "Octanzahl".

Hinweis: gebräuchliche Benzinzusätze: Bleitetraethyl (Pb(C₂H₅)₂), Benzol und tert. Butylmethyl- ether)

b) Was bedeutet an der Tankstelle die Bezeichnung „Super Bleifrei 98“

Super: Marketingbezeicnung, Bleifrei: Benzin enthält keine Bleiverbindungen als Ant- iklopfmittelzusatz, 98: Octanzahl: Das Bezin verhält sich in Bezug auf die Klopffestigkeit wie ein Gemisch aus 98% Isooctan und 2% Heptan.

8.5 Alkene und Alkine

1. Lesen Sie im Buch S. 309 „Homologe Reihe der Alkene“ & „Cycloalkene“ und S. 317 den Abschnitt

„Polyene“

2. Tragen sie in folgender Tabelle die systematischen IUPAC-Namen für die Verbindungen ein:

Penten Butin

Penta-1,3-dien Hex-3-in

Hexa-1,3,5-trien 3,4-Dimethyl-penten

3. Zeichnen sie die Skelettformel folgender Moleküle:

2,3-Dimethyl-but-2-en, 4-Methyl-2-pentin, Octa-3,6-dien-1-in

4. Bestimmen sie die E/Z-Konfigurationen der vier letzten Beispiele auf dem zusätzlichen Übungsblatt zum IUPAC-Nomenklaturspiel

Kein Zusatzblatt vorhanden

5. Lesen sie den Abschnitt „Polymerisation“ im Buch S. 312-313.

a) Nennen sie die drei Stufen der Polymerisation (Abb 67, S. 313).

(0. Radikalbildung) 1. Radikalstart 2. Kettenwachstum 3. Kettenabbruch b) Der so genannte Kettenabbruch wird als Endstufe bezeichnet. Welche Vorgänge führen zum Abbruch der Polymerisation?

Zwei Radikale reagieren miteinander

6. Lesen sie im Buch S. 314 das Kap. 15.15. Nennen Sie die drei wichtigen Stoffeigenschaften, nach denen sich Kunststoffe einteilen lassen.

Thermoplaste (bei Erhitzen verformbar), Elastomere (gummielastisch) Duroplasten (bei Erhitzen nicht verformbar)

7. Zeichnen sie das Produkt auf, das bei der Polymerisation von drei (1-)Buten-Monomeren entsteht (siehe Abb. 63, S.312)

à

8. Lesen Sie im Buch S. 306 das Kap. 15.10 „Exkurs: Halogenalkane“

a) Halogenalkane (und auch andere organische Halogenverbindungen) sind oder waren als Alltagsstoffe weit verbreitet. Welche Nutzen bringen sie?

Kühlmittel, Flammschutzmittel, Kunststoffherstellung, moderne, funktionale Textilien (z.B.

Gore-Tex), Pflanzenschutz/-vernichtung

b) Der Einsatz vieler Halogenalkane ist heute streng reguliert. Welche Gefahren bergen sie?

Halogenalkane sind schlecht abbaubar, gesundheitsschädlich/krebserregend, Treibhausgasfördernd, Ozonschicht zerstörend.