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Das Kapitel Alkane ist das erste Kapitel der Organischen Chemie in Klasse 10 (Baden-Württemberg). Du lernst die einfachsten Kohlenwasserstoffe kennen: von Methan über Butan bis zur homologen Reihe, Nomenklatur, Eigenschaften und schließlich die radikalische Substitution als ersten organischen Reaktionsmechanismus.

Grundlagen aus der 9. Klasse

Atombindung, Lewis-Formeln und das Konzept der Elektronenpaarbindung hast du in der 9. Klasse kennengelernt: → Atombindung (Kl. 9) · → Lewis-Formeln (Kl. 9)

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Vollständige Inhaltsübersicht


Auf einen Blick – Alkane

Homologe Reihe

Alkane haben die allgemeine Formel CₙH₂ₙ₊₂. Jedes folgende Glied der homologen Reihe enthält eine CH₂-Gruppe mehr. Siedepunkt und Schmelzpunkt steigen mit der Kettenlänge.

Eigenschaften

Alkane sind unpolar und reagieren wegen der starken Einfachbindung normalerweise nicht. Zwischen den Molekülen wirken nur Van-der-Waals-Kräfte – daher niedrige Siedepunkte und schlechte Wasserlöslichkeit.

Radikalische Substitution

Alkane reagieren mit Halogenen durch radikalische Substitution (UV-Licht): Start (homolytische Spaltung) → Kettenreaktion (Radikal greift CH-Bindung an) → Abbruch (zwei Radikale verbinden sich).

Genfer Nomenklatur

Regeln: 1. Längste Kette bestimmen. 2. Substituenten von der nächstgelegenen Seite nummerieren. 3. Substituenten alphabetisch benennen. Beispiel: 3-Ethyl-2,2-dimethylhexan.

Häufige Fragen – Alkane

Was ist ein Alkan und was bedeutet „gesättigt"?

Alkane sind Kohlenwasserstoffe, die ausschließlich Einfachbindungen zwischen Kohlenstoffatomen besitzen. Die allgemeine Formel lautet CₙH₂ₙ₊₂. „Gesättigt" bedeutet, dass jedes C-Atom die maximale Anzahl an H-Atomen trägt – es gibt keine Doppel- oder Dreifachbindungen, an die weitere Atome addiert werden könnten. Beispiele: Methan CH₄, Ethan C₂H₆, Propan C₃H₈.

Warum steigt der Siedepunkt in der homologen Reihe der Alkane?

Mit zunehmender Kettenlänge steigt die Moleküloberfläche, über die Van-der-Waals-Kräfte wirken. Mehr Kontaktfläche bedeutet stärkere intermolekulare Anziehung – daher muss mehr Energie aufgewendet werden, um die Moleküle voneinander zu trennen, was sich in einem höheren Siedepunkt zeigt. → Homologe Reihe

Was sind die drei Schritte der radikalischen Substitution?

1. Startreaktion: UV-Licht spaltet Cl₂ homolytisch in zwei Chlorradikale (Cl•).
2. Kettenreaktion: Cl• greift CH₄ an → HCl + CH₃•; CH₃• reagiert mit Cl₂ → CH₃Cl + Cl• (Kette läuft weiter).
3. Abbruchreaktion: Zwei beliebige Radikale verbinden sich zu einem stabilen Molekül – die Kette bricht ab.
Das Verhältnis der Produkte (Mono-, Di-, Trichlormethan …) hängt von den Bedingungen ab. → Radikalische Substitution

Was ist der Unterschied zwischen Elektrophilen, Nucleophilen und Radikalen?

Elektrophile sind elektronenarme Teilchen, die Elektronenpaare suchen (Lewis-Säuren).
Nucleophile sind elektronenreiche Teilchen mit freien Elektronenpaaren (Lewis-Basen).
Radikale sind Teilchen mit einem ungepaarten Elektron; sie entstehen durch homolytische Bindungsspaltung (z. B. durch UV-Licht) und sind besonders reaktiv. → Angriffsfreudige Teilchen

Wie benennt man verzweigte Alkane nach der Genfer Nomenklatur?

Schrittweise Vorgehensweise:
1. Längste durchgehende Kohlenstoffkette = Hauptkette → gibt den Stammnamen.
2. Nummerierung: von der Seite beginnen, die den ersten Substituenten mit der kleinsten Zahl ergibt.
3. Substituenten: Alkylgruppen mit Lokant und Namen (z. B. 2-Methyl-). Mehrere gleiche: di-, tri-, tetra-. Alphabetische Reihenfolge bei verschiedenen.
Beispiel: 3-Ethyl-2,2-dimethylhexan. → Genfer Nomenklatur

Lernkarten – Alkane

Klicke auf eine Karte, um die Antwort zu sehen.

1

Was ist die allgemeine Summenformel der Alkane? Gib drei Beispiele an.

Allg. Formel: CₙH₂ₙ₊₂
Methan: CH₄ (n = 1)
Ethan: C₂H₆ (n = 2)
Propan: C₃H₈ (n = 3)
→ Gesättigte Kohlenwasserstoffe

2

Was sind Van-der-Waals-Kräfte und welche Auswirkung haben sie auf Alkane?

Schwache Dispersionskräfte zwischen unpolaren Molekülen.
→ Alkane: niedrige Siedepunkte
→ Schlecht löslich in Wasser
→ Siedepunkt steigt mit Kettenlänge (mehr Kontaktfläche)

3

Was versteht man unter Konstitutionsisomerie? Erkläre am Beispiel Butan.

Gleiche Summenformel, verschiedene Verknüpfung der Atome.
C₄H₁₀: n-Butan (gerade Kette)
und 2-Methylpropan / Isobutan (verzweigt)
→ unterschiedliche Siedepunkte!

4

Was entsteht bei der vollständigen Verbrennung von Alkanen?

Vollständige Verbrennung (Oxidation):
Alkan + O₂ → CO₂ + H₂O
Beispiel Methan:
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O  (ΔH < 0)
→ Exotherme Reaktion

5

Benenne: CH₃–CH(CH₃)–CH₂–CH₂–CH₃ nach Genfer Nomenklatur.

Längste Kette: 5 C → Pentan
Methylgruppe an C2 → 2-Methylpentan
Kontrolle: Nummerierung von links ergibt Lokant 2,
von rechts Lokant 4 → kleinste Zahl = 2 ✓

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