Kohlenwasserstoffe verdanken ihren Namen ihrem chemischen Aufbau, da die Stoffe dieser chemischen Gruppe aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen. Dabei bilden die Kohlenstoffatome eine Art Rückgrat und sind gleichzeitig mit Wasserstoff assoziiert.
Zu den Kohlenwasserstoffen gehören hauptsächlich die Alkane, Alkene und Alkine. Alkane kommen oftmals in Treibstoffen, wie Diesel, Benzin oder Kerosin vor. Alkene werden häufig bei Polymerisationen (Kunststoffherstellung) benötigt. Alkine dagegen kommen nicht besonders oft vor, da sie wegen ihrer hohen Reaktivität nicht sehr beständig sind.
Die homologe Reihe der Alkane ergibt sich von Methan aus, indem immer eine weitere CH2-Gruppe angehängt wird Die allgemeine Summenformel der Alkane lautet CnH2n+2 .
Die Kohlenstoffe der Alkane sind über Einfachbindungen verbunden. Die Alkene setzen sich ähnlich zusammen, müssen jedoch per Definition mindestens eine Doppelbindung enthalten. Die Alkine weisen sogar mind. eine Dreifachbindung zwischen zwei Kohlenstoffatomen auf.
Maßgeblich verantwortlich für die Namensgebung der Kohlenwasserstoffe sind die IUPAC-Regeln. Diese sind wichtig zu verstehen und sollten angewendet werden können. Fehlerquellen sind oftmals ein Start bei dem falschen Kohlenstoffatom oder das Weglassen der alphabetischen Ordnung. Daher empfehlen wir euch bei einigen Molekülen die dazugehörigen Regeln als Übung anzuwenden.
Allgemein lässt sich zu der Nomenklatur sagen, dass die Vorsilbe (Meth-, Eth-, Prop-, But-, usw.) immer von der Länge der Kette abhängt (z.B. Methan = 1 C-Atom, Ethan=2 C-Atome, …). Hierbei ist darauf zu achten, dass bis Butan die Namen historisch geprägt sind und erst danach die Vorsilben den griechischen Zahlenwörtern entsprechen. Weiterhin richtet sich die letzte Silbe des Namens immer nach der funktionellen Gruppe (z.B. -an bei Alkanen, -en bei Alkenen, -in bei Alkinen oder auch -ol bei Alkanolen).
Die Regeln für die systematische Namensgebung lauten wie folgt:
1. Zuerst wird die längste Kohlenstoffkette im Molekül gesucht. Diese Verbindung ergibt den Stammnamen:Benennung des Moleküls:
Ergebnis: Der Name lautet 3-Ethyl-2,4-dimethyl-pentan.
Die Eigenschaften der Alkane sind einheitlich und können durch Modellvorstellungen relativ gut abgeschätzt werden. Demnach ist eine Abituraufgabe, in der abgefragt wird, welche Siedetemperatur welchem Molekül zugeordnet werden kann, nicht untypisch.
1. Siede-/Schmelztemperatur:
Diese Eigenschaft richtet sich prinzipiell immer nach der Stärke der intermolekularen Wechselwirkungen. Bei Alkanen herrschen jedoch nur Van-der-Waals-Kräfte. Diese hängen wiederum hauptsächlich von der Elektronenanzahl und der Oberfläche ab:
So hat Pentan einen niedrigeren Siedepunkt als Hexan. Methan ist bei Raumtemperatur sogar gasförmig. Die gleiche Herangehensweise gilt auch für Alkene und Alkine.
2. Löslichkeit:
Die Grundregel für die Löslichkeit ist immer, dass sich Gleiches in Gleichem (Polares in Polarem und Unpolares in Unpolarem) löst, weil hierbei intermolekulare Wechselwirkungen zwischen den unterschiedlichen Stoffen ausgebildet werden. Alkane können keine Wasserstoffbrückenbindungen oder Dipol-Wechselwirkungen ausbilden und können sich deshalb nicht in Wasser lösen. Sie sind jedoch gut löslich in anderen Alkanen, wie beispielsweise Benzin.
3. Viskosität:
Die Viskosität beschreibt die Dickflüssigkeit von Stoffen, wobei ein viskoser Stoff sehr dickflüssig ist. Im Modell kann man sich die unterschiedlichen Viskositäten der Alkane erklären, indem man die Länge der Moleküle betrachtet. Je länger die Moleküle sind, desto stärker sind die Anziehungskräfte zwischen den einzelnen Molekülen und desto länger dauert es, bis sich ein Molekül an dem anderen „vorbeigeschoben“ hat. Demnach ist Dodekan visköser als Pentan.