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Chemie

Alkane: die homologe Reihe

Alkane sind Kohlenwasserstoffe mit Einfachbindungen. Ihre Formel ist CₙH₂ₙ₊₂. Die Reihe wächst immer um eine CH₂-Gruppe.

  • ca. 10 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Basis

Das lernst du heute

  • Ich kann Namen und Formeln der ersten Alkane nennen.
  • Ich kann die allgemeine Formel anwenden.
  • Ich kann erklären, was eine homologe Reihe ist.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Die Chemie des Kohlenstoffs

Ein Kohlenwasserstoff besteht nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Alkane sind Kohlenwasserstoffe, bei denen alle Bindungen Einfachbindungen sind. Man nennt sie gesättigt. Das einfachste Alkan ist Methan (CH₄). Dann folgen Ethan, Propan und Butan. Danach nutzt man Zahlwörter aus dem Griechischen (bei Nonan aus dem Lateinischen): Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Nonan, Decan. Alle Namen enden auf -an. Die allgemeine Formel lautet CₙH₂ₙ₊₂. Dabei ist n die Zahl der Kohlenstoffatome. Bei n = 3 gilt: 2 · 3 + 2 = 8 Wasserstoffatome, also C₃H₈. Von einem Alkan zum nächsten kommt immer eine CH₂-Gruppe dazu. Eine solche Reihe heißt homologe Reihe. Die Molekülmasse wächst dabei jeweils um 14 u.

nNameSummenformelHalbstrukturformel
1MethanCH₄CH₄
2EthanC₂H₆CH₃–CH₃
3PropanC₃H₈CH₃–CH₂–CH₃
4ButanC₄H₁₀CH₃–CH₂–CH₂–CH₃
5PentanC₅H₁₂CH₃–CH₂–CH₂–CH₂–CH₃
6HexanC₆H₁₄CH₃–(CH₂)₄–CH₃

Die Formel von Decan bestimmen

  1. Decan hat 10 Kohlenstoffatome, also n = 10.
  2. Wasserstoffatome: 2 · 10 + 2 = 22.
  3. Summenformel: C₁₀H₂₂.
  4. Probe: 22 ist 2 mehr als das Doppelte von 10.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Alkane haben nur C und H.

Formel: CₙH₂ₙ₊₂.

Die Namen enden auf -an.

Ein Beispiel

Beispiel

Das Gas in Feuerzeugen und Campingkochern ist meist Butan oder Propan. Beide sind Alkane. Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas.

Schritt für Schritt

Wir bestimmen eine Formel

  1. Lies n ab: Wie viele Kohlenstoffatome?
  2. Rechne 2 · n + 2.
  3. Schreibe die Summenformel CₙH₂ₙ₊₂ mit den Zahlen.
  4. Prüfe: Wasserstoff ist 2 mehr als das Doppelte von n.

Mit einem Bild erklärt

n2 · n + 2Formel
512C₅H₁₂
716C₇H₁₆
818C₈H₁₈
1022C₁₀H₂₂

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Wie viele Wasserstoffatome hat Octan (8 Kohlenstoffatome)?

Zeig mir den ersten Schritt

Setze n = 8 in die Formel 2 · n + 2 ein.

Lösung ansehen

Lösung: 18

2 · 8 + 2 = 18. Octan ist C₈H₁₈.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Welche Formel gehört zu einem Alkan?
Lösung ansehen

Lösung: C₇H₁₆

Tipp: Die ersten vier Namen musst du auswendig lernen: Methan, Ethan, Propan, Butan. Ein Merksatz mit M, E, P, B hilft, zum Beispiel „Mein Esel putzt Bananen“. Ab fünf Atomen helfen Zahlwörter: pent, hex, hept, oct, non, dec.

Merksatz: Alkane: CₙH₂ₙ₊₂. Nur Einfachbindungen. Jedes Glied der Reihe hat eine CH₂-Gruppe mehr.

Typischer Fehler: Viele verwechseln n mit der Zahl der Wasserstoffatome. n ist die Zahl der Kohlenstoffatome. Die Formel CₙH₂ₙ gehört nicht zu den Alkanen.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Welche Formel gehört zu Pentan?
Lösung ansehen

Lösung: C₅H₁₂

Frage 2 Wie viele Wasserstoffatome hat ein Alkan mit 12 Kohlenstoffatomen?

Zeig mir den ersten Schritt

Rechne 2 · 12 + 2.

Lösung ansehen

Lösung: 26

2 · 12 + 2 = 26.

Frage 3 Wie unterscheiden sich benachbarte Glieder einer homologen Reihe?
Lösung ansehen

Lösung: durch eine CH₂-Gruppe

Frage 4 Alle Namen der Alkane enden auf -an.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 5 Um wie viel u wächst die Molekülmasse von einem Alkan zum nächsten? (C = 12 u, H = 1 u)

Zeig mir den ersten Schritt

Es kommt eine CH₂-Gruppe dazu.

Lösung ansehen

Lösung: 14

12 + 2 · 1 = 14.

Geschafft

Alkane sind gesättigte Kohlenwasserstoffe mit der Formel CₙH₂ₙ₊₂. Die Namen enden auf -an. In der homologen Reihe unterscheiden sich benachbarte Glieder um eine CH₂-Gruppe, also um 14 u.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Alkane und Erdöl: Kette und Siedetemperatur

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