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Chemie

Siedetemperatur und Löslichkeit erklären

Alkanole sieden viel höher als Alkane ähnlicher Größe. Das liegt an Wasserstoffbrücken zusätzlich zu den Van-der-Waals-Kräften.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich kann erklären, warum Alkanole höher sieden als Alkane.
  • Ich kann beide Kräfte vergleichen.
  • Ich kann Tabellenwerte auswerten und begründen.

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.

AlkanSiedetemperatur in °CAlkanol mit gleicher C-ZahlSiedetemperatur in °CUnterschied in °C
Methan−162Methanol65227
Ethan−89Ethanol78167
Propan−42Propan-1-ol97139

Den Unterschied begründen

  1. Ethan: Molekülmasse 30 u, nur Van-der-Waals-Kräfte, Siedetemperatur −89 °C.
  2. Methanol: Molekülmasse 32 u, fast gleich schwer.
  3. Methanol siedet aber bei 65 °C, das sind 154 °C mehr.
  4. Grund: Wasserstoffbrücken zwischen den OH-Gruppen.
  5. 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

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

  1. Vergleiche die Molekülmassen.
  2. Prüfe: Hat ein Stoff eine OH-Gruppe?
  3. Der Stoff mit OH-Gruppe hat zusätzlich Wasserstoffbrücken.
  4. Er hat die höhere Siedetemperatur.

Mit einem Bild erklärt

StoffpaarMolekülmassenKräfteSiedetemperatur
Ethan / Methanol30 u / 32 unur VdW / VdW + Brücken−89 °C / 65 °C
Propan / Propan-1-ol44 u / 60 unur VdW / VdW + Brücken−42 °C / 97 °C

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

Warum siedet Methanol höher als Ethan?
Lösung ansehen

Lösung: Zwischen Methanolmolekülen wirken Wasserstoffbrücken.

Üben

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.

Prüfen

Mini-Quiz

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

Frage 1 Welcher Stoff siedet am höchsten?
Lösung ansehen

Lösung: Propan-1-ol

Frage 2 Beim Sieden von Ethanol wird die O–H-Bindung im Molekül gebrochen.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 3 Wie ändert sich die Siedetemperatur der Alkanole mit der Kettenlänge?
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.

Frage 5 Warum ist Butan-1-ol schlechter in Wasser löslich als Ethanol?
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.

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 Alkohole: Hydroxygruppe und Eigenschaften

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