Siedetemperatur und Löslichkeit erklären
Alkanole sieden viel höher als Alkane ähnlicher Größe. Das liegt an Wasserstoffbrücken zusätzlich zu den Van-der-Waals-Kräften.
Das lernst du heute
- Ich kann erklären, warum Alkanole höher sieden als Alkane.
- Ich kann beide Kräfte vergleichen.
- Ich kann Tabellenwerte auswerten und begründen.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Van-der-Waals-Kräfte: Siedetemperatur und Kettenlänge, Wasserstoffbrücken: Warum Wasser besonders ist, Hydrophil und lipophil: Was löst sich worin?
Methanol (CH₃OH) hat die Molekülmasse 32 u. Ethan (C₂H₆) hat 30 u. Die Moleküle sind fast gleich schwer. Methanol siedet bei 65 °C, Ethan bei −89 °C. Der Unterschied liegt in der OH-Gruppe. Zwischen Alkanmolekülen wirken nur Van-der-Waals-Kräfte. Zwischen Alkanolmolekülen kommen Wasserstoffbrücken dazu. Das Wasserstoffatom der OH-Gruppe eines Moleküls zieht das Sauerstoffatom des Nachbarmoleküls an. Diese Brücken sind viel stärker als Van-der-Waals-Kräfte. Zum Sieden muss man sie überwinden, darum liegt die Siedetemperatur deutlich höher. Innerhalb der Alkanole steigt die Siedetemperatur wie bei den Alkanen mit der Kettenlänge, weil auch die Van-der-Waals-Kräfte wachsen. Die Löslichkeit in Wasser erklärt sich so: Alkanolmoleküle bilden Wasserstoffbrücken mit Wassermolekülen. Bei langen Alkylresten ist diese Wirkung zu klein.
| Alkan | Siedetemperatur in °C | Alkanol mit gleicher C-Zahl | Siedetemperatur in °C | Unterschied in °C |
|---|---|---|---|---|
| Methan | −162 | Methanol | 65 | 227 |
| Ethan | −89 | Ethanol | 78 | 167 |
| Propan | −42 | Propan-1-ol | 97 | 139 |
Den Unterschied begründen
- Ethan: Molekülmasse 30 u, nur Van-der-Waals-Kräfte, Siedetemperatur −89 °C.
- Methanol: Molekülmasse 32 u, fast gleich schwer.
- Methanol siedet aber bei 65 °C, das sind 154 °C mehr.
- Grund: Wasserstoffbrücken zwischen den OH-Gruppen.
- Ergebnis: Starke Anziehung bedeutet hohe Siedetemperatur.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Alkohole haben Wasserstoffbrücken.
Sie halten die Moleküle fest zusammen.
Darum sieden Alkohole höher.
Ein Beispiel
Zwei gleich schwere Rucksäcke: Einer hat Haken und hängt am Nachbarn fest, der andere nicht. Der mit den Haken lässt sich schwerer trennen. Die Haken sind die Wasserstoffbrücken.
Schritt für Schritt
Wir vergleichen
- Vergleiche die Molekülmassen.
- Prüfe: Hat ein Stoff eine OH-Gruppe?
- Der Stoff mit OH-Gruppe hat zusätzlich Wasserstoffbrücken.
- Er hat die höhere Siedetemperatur.
Mit einem Bild erklärt
| Stoffpaar | Molekülmassen | Kräfte | Siedetemperatur |
|---|---|---|---|
| Ethan / Methanol | 30 u / 32 u | nur VdW / VdW + Brücken | −89 °C / 65 °C |
| Propan / Propan-1-ol | 44 u / 60 u | nur VdW / VdW + Brücken | −42 °C / 97 °C |
Zur Grundlage zurück
- Van-der-Waals-Kräfte: Siedetemperatur und Kettenlänge – Du kennst Van-der-Waals-Kräfte.
- Wasserstoffbrücken: Warum Wasser besonders ist – Du kennst Wasserstoffbrücken.
- Hydrophil und lipophil: Was löst sich worin? – Du kennst hydrophil und lipophil.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Lösung ansehen
Lösung: Zwischen Methanolmolekülen wirken Wasserstoffbrücken.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Um wie viel °C liegt die Siedetemperatur von Ethanol über der von Ethan? (Nutze die Tabelle.)
Zeig mir den ersten Schritt
Rechne 78 − (−89).
Lösung ansehen
Lösung: 167
78 + 89 = 167.
Tipp: Vergleiche immer zwei Dinge: Wie groß sind die Moleküle? Und hat ein Molekül eine OH-Gruppe? Bei gleicher Größe gewinnt die OH-Gruppe.
Merksatz: Wasserstoffbrücken sind stärker als Van-der-Waals-Kräfte. Alkanole sieden darum höher als Alkane ähnlicher Größe.
Typischer Fehler: Viele denken, beim Sieden von Ethanol werde die O–H-Bindung im Molekül gebrochen. Es werden nur die Anziehungen zwischen den Molekülen überwunden.
Mini-Quiz
5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: Propan-1-ol
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt nicht
Lösung ansehen
Lösung: Sie steigt.
Frage 4 Wie groß ist die Molekülmasse von Methanol (CH₃OH) in u? (C = 12, H = 1, O = 16)
Zeig mir den ersten Schritt
Addiere 12 + 4 · 1 + 16.
Lösung ansehen
Lösung: 32
12 + 4 + 16 = 32.
Lösung ansehen
Lösung: Sein lipophiler Rest ist größer.
Geschafft
Alkanole bilden Wasserstoffbrücken zwischen den OH-Gruppen. Die Brücken sind stärker als Van-der-Waals-Kräfte. Darum sieden Alkanole viel höher als Alkane ähnlicher Größe. Mit wachsender Kette steigt die Siedetemperatur weiter, die Löslichkeit in Wasser sinkt.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
Übungsheft Alkohole: Hydroxygruppe und Eigenschaften
Kurz erklärt, 43 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.
Das Heft ist für alle kostenlos – auch wenn gerade kein Geld dafür da ist. Wer es einrichten kann, unterstützt DYS+ Campus mit einem selbst gewählten Betrag. Freiwillig unterstützen