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Kohlenwasserstoffe: Alkane, Alkene, Alkine

In dieser Lektion lernst du die drei Grundfamilien der organischen Chemie kennen. Du unterscheidest Einfach-, Doppel- und Dreifachbindung, wendest die allgemeinen Formeln an und erkennst Alkene an ihrer Reaktion mit Bromwasser.

  • Fach: Chemie
  • Klasse 11
  • Thema: Organische Chemie
  • Dauer: 18 Min
  • Niveau: Mittel
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Ketten aus Kohlenstoff

Kohlenstoff kann vier Bindungen ausbilden und sich dabei an weitere Kohlenstoffatome binden. Daraus entstehen Ketten und Ringe beliebiger Länge – der Grund, warum es Millionen organischer Verbindungen gibt. Bestehen diese Moleküle ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff, nennt man sie Kohlenwasserstoffe. Sie sind die Grundbausteine von Erdgas, Benzin, Kerosin und Kunststoffen und damit die wichtigste Stoffgruppe der technischen Chemie.

Man sortiert sie danach, wie die Kohlenstoffatome untereinander verbunden sind. Alkane enthalten nur Einfachbindungen, sie heißen gesättigt, weil kein Platz für weitere Atome bleibt. Alkene besitzen eine Doppelbindung, Alkine eine Dreifachbindung. Beide sind ungesättigt, denn an der Mehrfachbindung können sich zusätzliche Atome anlagern, ohne dass etwas abgespalten wird. Die Namen verraten die Familie: Methan, Ethan, Propan enden auf -an, Ethen und Propen auf -en, Ethin auf -in.

Die Kettenlänge bestimmt die Eigenschaften. Kurze Alkane wie Methan und Propan sind Gase, mittlere wie Octan sind Flüssigkeiten, lange sind wachsartige Feststoffe. Je länger die Kette, desto stärker halten die Moleküle zusammen und desto höher liegen Schmelz- und Siedepunkt. Ein typischer Fehler ist, ungesättigt mit reaktionsträge zu verwechseln. Es ist umgekehrt: Gesättigte Alkane reagieren eher träge, die ungesättigten Alkene und Alkine sind die reaktionsfreudigen.

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Alkane oder Alkene?

In Klausuren sollst du meist zwischen gesättigt und ungesättigt entscheiden, oft anhand einer Formel oder eines Nachweises. Gehe immer zwei Fragen durch: Wie lautet die Endung im Namen, und passt die Formel zu CnH2n+2?

Der praktische Nachweis ist Bromwasser. Es entfärbt sich nur dort, wo eine Mehrfachbindung vorliegt, weil sich Brom dort direkt anlagert.

Alkane (gesättigt)

Alle Kohlenstoffatome sind nur durch Einfachbindungen verknüpft. Allgemeine Formel CnH2n+2.

Beispiele

  • CH4 (Methan)
  • C3H8 (Propan)

Signalwörter

  • Name endet auf -an
  • Formel passt zu CnH2n+2, etwa C2H6
  • Bromwasser entfärbt sich nicht
  • Typische Reaktion ist die Substitution

Alkene (ungesättigt)

Zwischen zwei Kohlenstoffatomen liegt eine Doppelbindung. Allgemeine Formel CnH2n.

Beispiele

  • C2H4 (Ethen)
  • C3H6 (Propen)

Signalwörter

  • Name endet auf -en
  • Formel passt zu CnH2n, etwa C2H4
  • Bromwasser entfärbt sich sofort
  • Typische Reaktion ist die Addition, auch Polymerisation möglich
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Formel und Familie zuordnen

Ordne C4H10, C4H8 und C4H6 den Familien Alkane, Alkene und Alkine zu und gib die Namen an.

Gegeben:

  • Alkane: CnH2n+2
  • Alkene: CnH2n
  • Alkine: CnH2n-2

Gesucht:

Familie und Name der drei Verbindungen

Lösung:

  1. Für n4 ergibt CnH2n+2 den Wert C4H10 – das ist das Alkan Butan.
  2. CnH2n ergibt für n4 den Wert C4H8 – das ist das Alken Buten mit einer Doppelbindung.
  3. CnH2n-2 ergibt C4H6 – das ist das Alkin Butin mit einer Dreifachbindung.
  4. Probe mit dem Nachweis: Nur Buten und Butin entfärben Bromwasser, Butan nicht.

C4H10 ist Butan (Alkan), C4H8 ist Buten (Alken), C4H6 ist Butin (Alkin). Mit jeder weiteren Bindung zwischen den C-Atomen fallen zwei Wasserstoffatome weg.

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Jetzt bist du dran

Aufgabe 1 von 3

Pentan ist ein Alkan mit fünf Kohlenstoffatomen. Wie viele Wasserstoffatome enthält ein Molekül? Gib nur die Zahl an.

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Das Wichtigste in Kürze

  • Kohlenwasserstoffe bestehen nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff.
  • Alkane CnH2n+2 haben nur Einfachbindungen und sind gesättigt.
  • Alkene CnH2n haben eine Doppelbindung, Alkine CnH2n-2 eine Dreifachbindung.
  • Bromwasser entfärbt sich nur bei ungesättigten Verbindungen.
  • Ungesättigt heißt reaktionsfreudig, nicht reaktionsträge – Alkane sind die trägen.

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