Chemie IV (Fossile Energieträger)

Fossile Energieträger

1.       Kohle

Enstehung:  

Holz und andere Pflanzenteile wandeln sich lange Zeit unter Luftabschluss, Druck und Wärme von Schlamm und Wasser in Kohle um. (Inkohlung)

Verbrennungsprodukte:

C + O2 -> Co2

2c + O2->2Co

2.       Erdöl

Entstehung:

Abgestorbenes Plankton -> Faulschlamm

+ Druck + Bakterien = Erdöl + Erdgas

Förderung:

Erst das Erdgas -> zentrale Sammelstelle – gereinigt

Dann: Erdöl an die Oberfläche pumpen (Bohrtürme/inseln)

Transport durch:

-Pipelines zu Verladehäfen -> Erdöl-gastanker -> Entladehäfen -> Pipelines zu Raffinerien, dort Weiterverarbeitung

Fraktionierte Destillation von Erdöl:

Im Destillationssturm steigt der Rohöldampf nach oben und strömt durch die Glockenböden, welche unterschiedliche Temperaturen besitzen. Die jeweiligen Alkane kondensieren sobald ihre Siedetemperaturen überschritten werden.

Chemie III (Hydrophil/hydrophob + Alkene)

Hydrophil oder hydrophob?

Alkane sind wasserfeindlich (hydrophob), da sie unpolar sind und Wasser polar ist. Sie sind dagegen fettfreundlich (lipophil), da Fette ebenfalls unpolar sind. Alkane werden daher als Lösungsmittel für Fette und Öle verwendet (z.B. als Waschbenzin).

Alkene

Alkene sind ungesättigte KWs, sie besitzen Doppelbindungen. Diese ist eine funktionelle Gruppe, d.h. sie führt zu charakteristischen Reaktionen.

Allgemeine Summenformel für Alkene: CnH2n

1.       Additionsreaktion

Die Doppelbindung der Alkene ist keine Verstärkung, im Gegenteil, die Doppelbindungen sind relativ instabil und können leicht aufgebrochen werden. Dabei lagern sich in einer Additionsreaktion andere Atome oder Molekülgruppen an die ungesättigte Doppelbindung.

Bsp. Dibromethan (Addition von Brom)

c=c + Br2 ->  -c-c- + |Br|-|Br|

       |         |

-     c    -    c    -

       |         |

     |Br|    |Br|                 - 1,2- Dibromethan

2.       Polymerisation          

Die Doppelbindung des Ethens wird unter dem Einfluss von Katalysatoren aufgespalten. Die einzelnen Moleküle verbinden sich zu einem großen, kettenförmigen Molekül. (Makromolekül).

Wird die Doppelbindung durch Katalysatoren aufgebrochen, entstehen sogenannte freie Radikale. Die freien Elektronen (e-) bilden jedoch sofort neue Bindungen, wodurch lange Molekülketten entstehen. Diesen Vorgang nennt man Polymerisation.

c=c + c=c + c=c + c=c… -> (Katalysatoren..)

         c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c …… (vorne und hinten freie Radikale)

3.       Hydrierung (Addition von Wasserstoff)

C=c-c-c- + H2  -> -c-c-c-c- (Butan)

4.       Substitution:

Reaktionen, bei denen Atome oder Atromgruppen ersetzt werden, heißen Substitutionsreaktionen.

c=c  + Cl2 (Chlor) -> c-c             + Hcl           

                                          \|Cl|

Chemie II (Alkane, i-Alkane, Van-der-Waals-Kräfte)

Alkane

Name	Summenformel	Strukturformel
Methan	CH4	-c-
Ethan	C2H6	-c-c-
Propan	C3H8	-c-c-c-
Butan	C4H10	-c-c-c-c-
Pentan	C5H12	-c-c-c-c-c-
Hexan	C6H14	-c-c-c-c-c-c-
Heptan	C7H16	-c-c-c-c-c-c-c-
Octan	C8H18	-c-c-c-c-c-c-c-c-
Nonan	C9H20	-c-c-c-c-c-c-c-c-c-
Decan	C10H22	-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-
Hexadecan	C16H34	-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-
Heptadecan	C17H36	-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-c-

 (Die Striche für die H-Atome an den C-Atomen oben und unten einfach denken :p )

Von Methan bis Butan: gasförmig

Von Pentan bis Hexadecan: flüssig

Ab Heptadecan: fest

Allgemeine Summenformel CnH2n+2

Alkane sind an der Endung –an zu erkennen.

Sie bilden eine homloge (übereinstimmende) Reihe, da sich die Verbindungen jeweils durch eine Ch2-Gruppe unterscheiden. Alkane sind gesättigte Kohlenwasserstoffe (KWs), da die Sättigungsmöglichkeiten mit Wasserstoff voll ausgenutzt sind.

Van-der-Waals-Kräfte

Die verschiedenen Aggregatszustände der Alkane werden durch zwischenmolekulare Anziehungskräfte hervorgerufen. Sie treten am stärksten bei langen Molekülen auf (je länger die Molekülkette, umso fester der Aggregatszustand). Dabei wirken Anziehungskräfte zwischen den Kernen der C-Atome und den Elektronen benachbarter Moleküle.

i-Alkane

Alkyle besitzen die Endung –yl. Ihre Bezeichnungen leiten sich von den Alkanen ab.

Isomerie: Erscheinung verschiedener Verbindungen mit gleicher Summenformel (gleiche Anzahl an Atomen), aber unterschiedlicher Strukturformeln. Die unverzweigte C-Kette ist der Normalfall, verzweigte Verbindungen sind isomer.   (i- für isomer)

Vorgehensweise:

1.       Nummerien der C-Atome in der längsten unverzweigten Gruppe

2.       Die längste Kette wird so nummeriert, dass die Abzweigung(en) die niedrigste(n) Zahl(en) erhält/erhalten.

3.       Das Alkan erhält den Namen dieser längsten Kette.

4.       Häufigkeit und Name der Alkylgruppe(n), die die Verzweigung(en) bildet/bilden in alphabetischer Reihenfolge feststellen.

5.       Nummer des C-Atoms mit Verzweigung, Häufigkeit (di, tri, tetra,…) und Name der Alkylgruppe werden dem Alkannamen vorangestellt.