Versuch: Verbrennen von Benzin – eine typische organische Substanz

Präsentation zum Thema: "Versuch: Verbrennen von Benzin – eine typische organische Substanz"—  Präsentation transkript:

1 Versuch: Verbrennen von Benzin – eine typische organische Substanz
Die Versuchsskizze wurde erstellt mit dem Werkzeug „Zeichnen von Versuchsskizzen“; der Download ist möglich unter: Versuch: Verbrennen von Benzin – eine typische organische Substanz

2 Versuch: Verbrennen von Benzin – eine typische organische Substanz
Durchführung: 1. Gib in einen kleinen Erlenmeyerkolben ca. 2 Tropfen Benzin! 2. Verschließe mit einem Stopfen und schüttle, damit das Benzin verdampft. 3. Entzünde die Dämpfe mit einem brennenden Holzspan und verschließe den Kolben erneut 4. Gib wenige Tropfen Kalkwasser in den Kolben, verschließe mit einem Stopfen und schüttle! Beobachtungen: - der Holzspan entzündet sich - der Kolben beschlägt - das Kalkwasser trübt sich Versuch: Verbrennen von Benzin – eine typische organische Substanz

3 Erklärung – Verbrennen von Benzin
- die Verbrennungsreaktion verläuft exotherm - es entsteht Wasser - es entsteht Kohlendioxid (Motoren-)Benzin ist ein komplexes Gemisch aus über 100 verschiedenen, überwiegend leichten Kohlenwasserstoffen, Die Kohlenwasserstoffe (CmHn) sind eine Stoffgruppe von Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen. Erklärung – Verbrennen von Benzin

4 Hintergrundinformation: Kalkwasserprobe
Unter der Kalkwasserprobe versteht man eine Nachweisreaktion, mit der Kohlenstoffdioxid (CO2) mit nachgewiesen werden kann. Löst man Calciumoxid in Wasser, entsteht Kalkwasser (Ca(OH)2(aq)). Bei Einleiten von Kohlenstoffdioxid in Kalkwasser bildet sich Calciumcarbonat, das Klakwasser trübt sich.Als Nebenprodukt der Reaktion entsteht Wasser. Quelle: Hintergrundinformation: Kalkwasserprobe

5 Filmtipps zum Verbrennen von Kohlenwasserstoffen
V 23 - gasoline explosion - Benzin im Piezozünder Zündung eines Pentan-Luft-Gemischs mit einer Zündkerze ffklassen/systematik_struktur/acyclische_verbindungen/gesaettigte_kohlenwasserstoffe/alkane/physikalis che_eigenschaften.vscml.html Telekolleg Chemie – Gesättigte Kohlenwasserstoffe Filmtipps zum Verbrennen von Kohlenwasserstoffen

6 Die Reihe der Alkane

7 Alkane sind gesättigte Kohlenwasserstoffe, deren Vertreter nur aus den beiden Elementen Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) bestehen und die keine Mehrfachbindungen enthalten. Kettenförmige Alkane haben die allgemeine Summenformel CnH2n+2. Eine Sonderform der Alkane sind die Cycloalkane, bei denen die Kohlenstoffbindungen einen oder mehrere geschlossene Ringe bilden: Sie passen nicht in die homologe Reihe der Kettenalkane mit der allgemeinen Summenformel CnH2n+2, sondern jeder Ring vermindert die Anzahl der Wasserstoffe um zwei. Quelle: In der organischen Chemie bezeichnet gesättigte Verbindung eine Gruppe von Stoffen, in denen alle Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen eines Moleküls Einfachbindungen sind. Alle Valenzen der Kohlenstoffatome sind ausgeschöpft, es können durch Additionsreaktionen keine zusätzlich neuen Atome oder Atomgruppen aufgenommen werden. Quelle: Alkane

8 Filmtipp zum Thema: Telekolleg Chemie – Gesättigte Kohlenwasserstoffe
Ältere Sendung aus der Rehe „Telekolleg Chemie“ sind kaum mehr erhältlich! Filmtipp zum Thema: Telekolleg Chemie – Gesättigte Kohlenwasserstoffe

9 Nomenklatur der Alkane
Die Nomenklatur der Alkane ist durch die International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) genau festgelegt. Alle Namen weisen die Endung -an auf. Dieser Endung wird ein griechisches Zahlenwort vorangestellt, das auf die Anzahl der Kohlenstoffatome hinweist. Für die ersten vier Alkane, hierbei handelt es sich um Trivialnamen, werden stattdessen historisch bedingt die Namen Methan, Ethan (vormals Äthan), Propan und Butan vergeben. Methan Ethan Propan Butan Pentan Hexan Heptan Octan Nonan Decan Undecan Dodecan Nomenklatur der Alkane

10 Videotipps zur Nomenklatur von Alkanen
Filmtipps zur Nomenklatur von Alkanen Organische Chemie - 3: Benennung von Alkanen Benennung von verzweigten Alkanen - Nomenklatur | Chemie Teil 4 Organische Chemie - Nomenklatur - Aufgabe1 Stufe1 Organische Chemie - Nomenklatur - Aufgabe 2 Stufe 1 Organische Chemie - Nomenklatur - Aufgabe 3 Stufe1 Organische Chemie - Nomenklatur - Aufgabe 4 Stufe1 Organische Chemie - Nomenklatur - Aufgabe 5 Stufe 1 Videotipps zur Nomenklatur von Alkanen

11 Benennungsregeln für Alkane
1. Die ersten vier Alkane tragen historische Namen; Methan, Ethan, Propan, Butan, die weiteren Alkane erhalten systematische Namen, die sich durch Anhängung der Silbe –an an griechische oder lateinische Zahlwörter ergeben Die längste durchgehende Kohlenstoffkette bestimmt den Stammnamen der Verbindung 3. Die Kohlenstoffatome der längsten durchgehenden Kohlenstoffkette werden durchnummeriert, sodass die „Verzweigungsstellen“ möglichst niedrige Zahl erhalten. In der Regel bedeutet dies, dass die Nummerierung so erfolgt, dass die erste Verzweigungsstelle eine möglichst kleine Zahl erhält. 4. Dem Stammnamen werden die Namen der Seitenketten vorangestellt. Die Namen der Seitenketten bei verzweigten Aljkanen werden ebenfalls durch ihre Länge bestimmt und tragen die Endung –yl 4-Ethyloctan 3-Methylhexan Benennungsregeln für Alkane

12 Benennungsregeln für Alkane
5. Mehrere Seitenketten werden in alphabetischer Reihenfolge aufgezählt, die Nummerierung erfolgt so, dass die niedrigste Positionsziffer erhalten wird. 6. Verschiedene Seitenketten werden alphabetisch aufsteigend sortiert. 7. Gleiche Seitenketten werden durch griechische Zahlwörter (di =zwei, tri =drei, etc.) zusammengefasst. Die Vorsilben di-, tri- tetra- etc. werden bei der alphabetischen Reihung nicht berücksichtigt. propyl methyl methyl ethyl 4-Etyhl-2,5-dimethyl-4-propyloctan Benennungsregeln für Alkane

13 Benennungsregeln für Alkane
8. Ergibt die Nummerierung von beiden Seiten her die gleiche Nummer für den ersten Seitenkette, wird die Richtung gewählt, die die niedrigsten Nummern für die folgenden Seitenkette ergibt. 6-Ethyl-3,4-diemethyloctan nicht: 3-Ethyl-5,6-diemethyloctan 2,2,4-Trimethylpentan nicht: 2,2,4-Trimethylpentan Benennungsregeln für Alkane

14 Benennungsregeln für Alkane
9. Ergeben sich in beiden Richtungen die gleichen Ziffern, erhält die erstgenannte (alphabetisch vorstehende) Seitenkette die niedrigere Ziffer. 3-Ethyl-5-methylheptan nicht: 5-Ethyl-3-methylheptan 2-Brom-3-chlorbutan nicht: 3-Brom-2-chlorbutan Benennungsregeln für Alkane

15 Expertenwissen: Benennungsregeln für stärker verzweigte Alkane
10. Bei zwei Ketten gleicher Länge ist der Stammkohlenwasserstoff derjenige mit der größeren Anzahl an Seitenketten. 11. Bei verzweigten Seitenketten erhält das an den Stammkohlenwasserstoff gebundene C-Atom die Nummer 1 innerhalb des Seitenkette. Der Name der verzweigten Seitenkette wird in runde Klammern gesetzt. 2-Ethyl-2-methylhexan nicht: 3-(1-Methylethyl)hexan 4-(1-Methylethyl)octan Expertenwissen: Benennungsregeln für stärker verzweigte Alkane

16 4-Ethyl-4-methyl-5-(1-methylethyl)octan
5-(1-Methylethyl)-6-(1,1-dimethylpropyl)undecan Expertenwissen: Benennungsregeln für stärker verzweigte Alkane – Beispiele

17 4-Ethyl-6-methyl-5-(2-methylpropyl)nonan
Expertenwissen: Benennungsregeln für stärker verzweigte Alkane – ein Beispiel

18 Expertenwissen: Benennungsregeln für stärker verzweigte Alkane
Bei der Benennung verzweigter Seitenketten sind alternative Benennungssysteme möglich: Chemsketch 1-methylethyl propan-2-yl isopropyl 2-methylpropyl 2-methylpropyl isobutyl 1-methylpropyl butan-2-yl sec-butyl 1,1-dimethylethyl tert-butyl tert-butyl Expertenwissen: Benennungsregeln für stärker verzweigte Alkane

19 Übungsaufgaben zur Benennung verzweigter Alkane – Moleküle A bis C

20 Übungsaufgaben zur Benennung verzweigter Alkane – Moleküle D bis F

21 Übungsaufgaben zur Benennung verzweigter Alkane – Moleküle G bis H

22 Übungsaufgaben zur Benennung verzweigter Alkane – Moleküle I bis K
J I K Übungsaufgaben zur Benennung verzweigter Alkane – Moleküle I bis K

23 B A C Lösungen zu den Übungsaufgaben zur Benennung verzweigter Alkane – Moleküle A bis C

24 E D F Lösungen zu den Übungsaufgaben zur Benennung verzweigter Alkane – Moleküle D bis F

25 Lösungen zu den Übungsaufgaben zur Benennung verzweigter Alkane – Moleküle G bis H

26 J I K Lösungen zu den Übungsaufgaben zur Benennung verzweigter Alkane – Moleküle I bis K

27 5-(-Butan-2-yl)-4-methylnonan
4- (1,1-Dimethylethyl)-3-ethyl-2-ethylheptan Für Experten - Übungsaufgaben zur Benennung stärker verzweigter Alkane – Moleküle L bis M

28 Isomere

29 2-Methylpropan (Isobutan)
Wie viele Strukturen des Butanmoleküls C4H10 sind denkbar? C4 H10 C4 H10 n-Butan 2-Methylpropan (Isobutan) Isomere (Einzahl das Isomer) sind chemische Verbindungen, die die gleiche Summenformel besitzen, sich aber in der Struktur (Verknüpfung und der räumlichen Anordnung der einzelnen Atome) unterscheiden Quelle: Isomere

30 Isomere des Pentans n-Pentan 2-Methylbutan 2,2-Dimethylpropan

31 Isomere des Hexans n-Hexan 2-Methylpentan 3-Methylpentan
2,3-Dimethylbutan 2,2-Dimethylbutan Isomere des Hexans

32 Das Programm „ChemSketch“
Das Programm Chemsketch der Firma ACD Labs, aktuell in der Version 12 (November 2010), ermöglicht die Erstellung von Strukturformeln von zwei- und dreidimensionalen Molekülstrukturen und deren Visualisierung am PC. Es erlaubt die Benennung der Moleküle. Vorbereitung: Der Download des Programms „ChemSketch“ ist möglich unter: Die Download-Seite des Herstellers ist: Das Programm lässt sich nach kurzer Registrierung recht einfach installieren. Mit dem chemischen Editor ChemSketch genügt je ein Mausklick, um zum Beispiel CH4-Moleküle zu zeichnen. Verbindet man zwei davon, erkennt das Programm von selbst, dass sich die Zusammensetzung von Methan (2 CH4) in Ethan (H3C-CH3,) ändern muss …. Das Programm „ChemSketch“

33 ChemSketch - Änderung der vordefinierten Einstellungen
a) Im Menü „Tools“ lassen sich unter „Structure Properties“ die Proportionen der dargestellten Stukturformeln ändern. Um einfache Lewis-Formeln zu zeichnen sollte man die Option Show „All“ Carbons aktivieren, damit alle Kohlenstoffatome angezeigt werden! Die Bindungslänge kann man auf einen Wert von ca. 5mm einstellen, die Schriftgröße für die Atomsymbole sollte bei einem Wert von 14 liegen.

34 Wichtige „ChemSketch“-Befehle im Überblick
Einige Befehle im Menü „Edit“ „Undo“: macht den letzten Bearbeitungsschritt rückgängig (und bietet eine gute Möglichkeit, Fehler zu korrigieren) „Delete“: löscht eine zuvor markierte Strukturformel „Select All“: markiert alles (also den gesamten Inhalt) Mit dem Lasso-Werkzeug lässt sich eine gezeichnete Struktur markieren Wichtige „ChemSketch“-Befehle im Überblick

35 Wichtige „ChemSketch“-Befehle im Überblick
Die Strukturformeln lassen sich mit den Elementsymbolen C, H, N, O usw. darstellen. Es sind folgende Grundeinstellungen festgelegt: - eine einfache Linie erzeugt eine Kohlenstoffkette - Wasserstoffatome werden automatisch ergänzt - ein Mausklick auf eine Einfachbindung macht diese zu einer Doppelbindung - ein Mausklick auf eine Doppelbindung macht diese zu einer Dreifachbindung Wichtige „ChemSketch“-Befehle im Überblick

36 Benennung von verzweigten Kohlenwasserstoffen mit Hilfe des Programmes „ChemSketch“
Im Menü „Tools“ lässt sich der Name für eine gezeichnete Strukturformel erzeugen. Die zu benennende Struktur ist zuvor mit dem Lassowerkzeug zu markieren! Benennung von verzweigten Kohlenwasserstoffen mit Hilfe des Programmes „ChemSketch“

37 Für Experten – Nomenklatur der Cycloalkane
Die Alkylkette wird als Substituent des Ringes betrachtet, sofern die Kette nicht mehr C-Atome umfasst als der Ring Infolge der Symmetrie der einfachsubstituierten Cycloalkane braucht man keine Zahl zur Positionsbeschreibung eines Substituenten, da es nur ein Isomer gibt. Quelle: Für Experten – Nomenklatur der Cycloalkane

38 Nomenklatur der Cycloalkane
Sind zwei verschiedene Substituenten vorhanden, so werden sie in alphabetischer Reihenfolge genannt; Position 1 erhält der zuerst genannte Substituent. Die Alkylkette wird als Substituent des Ringes betrachtet, (sofern die Kette nicht mehr C-Atome umfasst als der Ring). Wenn mehr als ein Substituent am Ring hängt, müssen Ziffern vergeben werden. Ein Substituent erhält die Nummer 1 und der nächste erhält die niedrigste Zahl, die möglich ist. Verschiedene Seitenketten werden alphabetisch aufsteigend sortiert. (ethyl steht vor methyl) Gleiche Seitenketten werden durch griechische Zahlwörter (di =zwei, tri =drei, etc.) zusammengefasst. Nomenklatur der Cycloalkane

39 Für Experten – Nomenklatur der Cycloalkane - Beispiele

40 Für Experten – Nomenklatur der Cycloalkane

41 Physikalische und chemische Eigenschaften der Alkane
Reaktion mit Sauerstoff Reaktion mit Haolgenen Physikalische Eigenschaften der Alkane Löslichkeit Aggregatzustand Siedepunkte Um die physikalischen Eigenschaften der Alkane zu erklären, muss man sich zunächst mit dem Begriff der Elektronegativität vetraut machen Physikalische und chemische Eigenschaften der Alkane

42 Exkurs - Ablenkung eines Wasserstrahls
Durchführung: Ein Glas- oder Kunststoffstab wird durch Reiben elektrisch aufgeladen und an einen dünnen Wasserstrahl gehalten Beobachtung: Der dünne Wasserstrahl wird zu Stab hin abgelenkt Filmtipp zum Thema: Gebogener Wasserstrahl Der Download des Videos ist (im August 2013) möglich unter: Exkurs - Ablenkung eines Wasserstrahls

43 Exkurs - Elefantenmodell des Wassers

44 Exkurs - Das Wassermolekül ist ein Dipol
Aufgrund der höheren Zahl an positiv geladenen Protonen im Atomkern zieht das Sauerstoffatom (8O) die (bindenden) Elektronen(paare) stärker an als das Wasserstoffatom (1H). Wegen der ungleichen Elektronverteilung ist das Sauerstoffatom negativ aufgeladen; das Wasserstoffatom ist positiv aufgeladen. Das neutrale Wassermolekül ist ein Dipol. Es besitzt eine Seite mit negativer und eine andere mit positiver (Teil)ladung: Exkurs - Das Wassermolekül ist ein Dipol

45 Exkurs - Erklärung der Ablenkung eines Wasserstrahls
a) Ein geriebener Kunststoffstab ist elektrisch (z.B. negativ) aufgeladen b) Die Wasserdipole richten sich so aus, dass das positiv geladene H-Atome zum negativ geladenen Stab hingezogen gezogen wird c) Es erfolgt also eine Ablenkung des Wasserstrahl zum Stab hin. Exkurs - Erklärung der Ablenkung eines Wasserstrahls

46 Exkurs - Die Elektronegativität (EN) von Sauerstoff und Wasserstoff

47 Exkurs - Elektronegativitätswerte der Hauptgruppenelemente
Elektronegativität (Abkürzung EN); ist ein Maß für die Fähigkeit eines Atoms, in einer chemischen Bindung bindende Elektronenpaare an sich zu ziehen. Je größer die Elektronegativität (EN) eines Elementes, desto stärker ziehen seine Atome bindende Elektronenpaare an. Exkurs - Elektronegativitätswerte der Hauptgruppenelemente

48 Exkurs - EN und Periodensystem (1)
1. Faustegel: Die EN (= Anziehungskraft auf negativ geladene bindende Elektronenpaare) nimmt im PSE von links nach rechts zu, weil in diese Richtung die Zahl der positiv geladenen Protonen zunimmt! Exkurs - EN und Periodensystem (1)

49 Exkurs - EN und Periodensystem (2)
2. Faustegel: Die EN nimmt im PSE von oben nach ab, weil in diese Richtung die Anzahl der Schalen und damit der Abstand zwischen den positiv geladenen Protonen im Kern auf den negativ geladnen bindenden Elektronenpaaren abnimmt. Exkurs - EN und Periodensystem (2)

50 Exkurs - Die EN-Differenz bestimmt die Art der chemischen Bindung

51 Exkurs - Die EN-Differenz bestimmt die Art der chemischen Bindung - Beispiele

52 Erdgas und Morenbenzin

53 Schmelz- und Siedepunkte sowie Aggregatzustand der n-Alkane
Quelle: Schmelz- und Siedepunkte sowie Aggregatzustand der n-Alkane

54 Siedepunkte der unverzweigten n-Alkane
Siedepunkte der unverzweigten n-Alkane

55 n- und iso-Alkane im Vergleich – Siedepunkte der Isomere des Butans
n-Butan Sdp.: -0,5 °C iso-Butan Sdp.: -11,7 °C Quelle: Digitale Schule Bayern - Alkane n- und iso-Alkane im Vergleich – Siedepunkte der Isomere des Butans

56 Siedepunkte der Isomere des Pentans
n-Pentan Sdp. 36°C 2-Methylbutan Sdp. 28°C 2,2-Dimethylpropan Sdp. 9,4°C Siedepunkte der Isomere des Pentans

57 Siedepunkte der Alkane
1. Der Siedepunkt eines Alkans ist um so höher, je größer seine Kohlenstoffzahl ist. Bsp.: So liegt der Siedepunkt des n-Hexans über dem dem n-Heptans 2. Der Siedepunkt von zwei isomeren Alkanen mit gleicher Kohlenstoffzahl ist um so höher, je unverzweigter es ist. Bsp.: Der Siedepunkt des n-Butans liegt über dem des 2-Methylpropans Siedepunkte der Alkane

58 Beim Sieden müssen die zwischenmolekuralen intermolekularen Wechselwirkungen zwischen den Teilchen überwunden werden, wenn man sie voneinander trennen will. Daher gilt: Je stärker die zwischenmolekuren (intermolekularen) Wechselwirkungen zwischen den Teilchen, desto größer ist der Siedepunkt der Substanz. Dabei stellen sich folgende Fragen: 1. Welche zwischenmolekularen Kräfte wirken zwischen den Alkanmolekülen? 2. Wovon ist die Stärke dieser zwischenmolekularen Kräfte abhängig?

59 Van-der-Waals-Kräfte
Van der Waals-Kräfte sind nach dem niederländischen Physiker Johannes Diderik van der Waals (1837–1923) benannt. Sie sind schwache Anziehungskräfte zwischen unpolaren Kleinstteilchen (Atomen oder Molekülen) Ursache ist die Bewegung der Elektronen. Durch die Bewegung der Elektronen in der Elektronenhülle kommt es zu temporären (=kurzfristigen) Ungleichverteilungen der Ladungen im Molekül, es entstehen spontan „temporäre Dipole“. Diese können im Nachbarmolekül eine Ungleichverteilung hervorrufen (=induzieren), so dass es zu einer kurzfristigen Anziehung zwischen den temporären Dipolen kommt. Quielle: Van-der-Waals-Kräfte

60 A) Über die Höhe des Siedepunktes von Alkanen entscheidet zunächst die Kohlenstoffzahl
n-Butan Sdp.: -0,5°C n-Pentan Sdp.: +36,1°C Van der Waals-Kräfte wirken an der Moleküloberfläche => => Der Siedepunkt des n-Butans ist aufgrund der kleineren Moleküloberfläche geringer als der des n-Pentans

61 B) Bei gleicher Kohlenstoffzahl entscheidet der „Verzweigungsgrad“ über die Höhe des Siedepunktes des Alkans 2-Methylpropan Sdp.: -11,7° n-Butan Sdp.: +0,5°C Van der Waals-Kräfte wirken an der Moleküloberfläche => Da sich verzweigte Moleküle einer kompakten Kugelform annähern, besitzen sie – im Vergleich zu unverzweigten Molekülen – eine geringere Moleküloberfläche und können sich nicht so so gut aneinander annähern. => Der Seidepunkt des 2-Methylpropan ist aufgrund seiner stärkeren Verzweigungsgrades und der damit verbundenen kleineren Moleküloberfläche kleiner als der des n-Pentans

62 Siedepunkte von Alkanen – eine zusammenfassende Erklärung
1. Je stärker die zwischenmolekuren (intermolekularen) Wechselwirkungen zwischen den Teilchen eines Stoffes, desto größer ist der Siedepunkt. 2. Der Siedepunkt der Alkane wird durch schwache Van der Waals-Kräfte (Anziehungskräfte zwischen unpolaren Molekülen) bestimmt. 2. Die Stärke der Van der Waals-Kräfte nimmt mit der Moleküloberfläche zu. 3. Über die Größe der Moleküloberfläche entscheidet zunächst die Kohlenstoffzahl: Je höher die Kohlenstoffzahl eines Alkans, desto höher sind seine Moleküloberfläche und sein Siedepunkt. 4. Bei gleicher Kohlenstoffzahl entscheidet der „Verzweigungsgrad“ des Alkans: Da sich verzweigte Moleküle einer kompakten Kugelform annähern, besitzen sie – im Vergleich zu unverzweigten Molekülen – eine geringere Moleküloberfläche und können sich nicht so gut aneinander annähern: Je größer der Verzweigungsgrad eines Alkans, desto kleiner sind seine Moleküloberfläche und sein Siedepunkt. Siedepunkte von Alkanen – eine zusammenfassende Erklärung

63 Versuch zur Löslichkeit von Alkanen - Versuchsaufbau
Die Versuchsskizze wurde erstellt mit dem Werkzeug „Zeichnen von Versuchsskizzen“; der Download ist möglich unter: Versuch zur Löslichkeit von Alkanen - Versuchsaufbau

64 Versuch zur Löslichkeit von Heptan
V: Löslichkeit von Heptan D.: Fülle ein Reagenzglas ca. ½ cm hoch mit Wasser und ca. ½ cm hoch mit Heptan, Verschließe mit einem Stopfen und schüttle! Beobachte die Mischbarkeit! Verfahre bei den Versuchen 2 bis 6 ähnlich und trage deine Ergebnisse in die unten stehende Tabelle ein! Versuch zur Löslichkeit von Heptan

65 Vorläufige Erklärung des Versuchs zur Löslichkeit von Heptan
Vorläufige Erklärung: Stoffe können „wasserliebend“ (hydrophil) oder „wasserfeindlich“ (hydrophob) sein. Hydrophile Stoffe mischen sich in hydrophilen Stoffen, z. B. Wasser in Glycerin. Hydrophobe Stoffe mischen sich in hydrophoben Stoffen, z. B. Benzin in Heptan. Merke: Regel „similia similibus solvuntur“ (lat: „Ähnliches wird von Ähnlichem gelöst“) Vorläufige Erklärung des Versuchs zur Löslichkeit von Heptan

66 Der Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaft am Beispiel der Löslichkeit
Regel: „similia similibus solvuntur“ (lat: „Ähnliches wird von Ähnlichem gelöst bzw. „Gleiches löst sich in Gleichem“) d.h.: Hydrophile Stoffe („mit überwiegend polarem Charakter“) lösen sich in hydrophilen Stoffen und hydrophobe Stoffe („mit überwiegend unpolarem Charakter“) lösen sich in hydrophilen lösen sich in unpolaren Stoffen. Der Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaft am Beispiel der Löslichkeit

67 Wasser und Heptan lösen sich nicht ineinander
Während zwischen den unpolaren Heptanmolekülen lediglich schwache Van der Waals-Kräfte wirken, können sich zwischen den polaren Wasserdipolen starke Wasserstoffbrücken ausbilden. Die Wassermoleküle ziehen sich stark an und bilden eine Phase, welche sich aufgrund der höheren Dichte des Wasser „unten“ befindet. Wasser und Heptan lösen sich nicht ineinander

68 Wasser und Glycerin lösen sich nicht ineinander
Zwischen den Wassermolekülen und den Glycerinmolekülen können sich Wasserstoffbrücken ausbilden. Für die Löslichkeit in Wasser ist i. d. R. entscheidend, ob der gelöste Stoff in der Lage ist, Wasserstoffbrücken („H-Brücken“) auszubilden. Die Löslichkeit zweier Stoffe ist um so größer, je ähnlicher die intermolekularen Kräfte sind, die zwischen den kleinsten Teilchen dieser Stoffe herrschen. Wasser und Glycerin lösen sich nicht ineinander

69 Siedepunkte einiger Wasserstoffverbindungen
Innerhalb einer Hauptgruppe steigen die Siedepunkte der Wasserstoffverbindungen der Elemente mit der Moleküloberfläche und den damit steigenden Van-der Waals-Kräften an. Die Siedepunkte der Verbindungen H2O, HF und NH3 liegen vergleichsweise hoch, da diese Moleküle Wasserstoffbrücken ausbilden können. Exkurs – Wasserstoffbrücken - Siedepunkte einiger Wasserstoffverbindungen

70 Wasserstoffbrücken sind relativ starke intermolekülare Anziehungskräfte zwischen positiv polarisierten H-Atomen und den freien Elektronenpaaren der drei elektronegativ(st)en Elemente F (EN=4,0), O (EN=3,5), und N (EN= 3,0). Exkurs – Wasserstoffbrücken - Wasser – Ammoniak und Fluorwasserstoff  - ein Vergleich der Siedepunkte

71 Die Siedepunkte der drei o. g. Verbindungen ist abhängig von …
Wasser – Ammoniak und Fluorwasserstoff  - ein Vergleich der Siedepunkte Die Siedepunkte der drei o. g. Verbindungen ist abhängig von … 1. der Polarität und damit der Stärke der Bindung zum Wasserstoff. Diese ist abhängig von der EN-Differenz der beteiligten Atome: EN-Werte: O: 3,5 N: 3,0 F: 4,0 H: 2,1 Δ EN-Werte: O-H: 1,4; N-H: 0,9; F-H: 2,9 2. der möglichen Zahl der Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen. Dies ist abhängig von der Anzahl der freien Elektronenpaare und der Anzahl der positiv polarisierten Wasserstoff im Molekül. Zahl der freien EP im Molekül Zahl der positiv polarisierten H-Atome im Molekül mögliche Zahl der Wasserstoffbrücken zwischen den Molekülen Wasser 2 ein Wassermolekül kann (ca.) vier Wasserstoffbrücken zu Nachbarmolekülen ausbilden. Ammoniak 1 (entscheidend- begrenzender Faktor!) 3 Fluorwasserstoff 1 (entscheidend-begrenzender Faktor!) lediglich lineare Vernetzung Exkurs – Wasserstoffbrücken - Wasser – Ammoniak und Fluorwasserstoff  - ein Vergleich der Siedepunkte

72 Exkurs – Wasserstoffbrücken - Wasser – Ammoniak und Fluorwasserstoff  - ein Vergleich der Siedepunkte

73 Ideale Tetraederstruktur innerhalb eines Wasserclusters
Räumliche Vernetzung der Wassermoleküle Exkurs – Wasserstoffbrücken - Ideale Tetraederstruktur innerhalb eines Wasserclusters - Räumliche Vernetzung der Wassermoleküle

74 Filmtipps zum Thema Erdöl
Bibliothek der Sachgeschichten: E 1 - Erdöl (DVD) Die Lach- und Sachgeschichten aus der "Sendung mit der Maus" sind eine Institution, die kleinen und großen Menschen Woche für Woche die Welt ein Stück näher bringt. Total Phänomenal - Multitalent Erdoel (Planet Schule) ca. 15 Minuten Dauer Wie entsteht Erdöl - Multitalent Erdöl - Planet Schule - SWR ca. 2Minuten Dauer Verarbeitung von Rohöl – Multitalent Erdöl –Planet Schulehttp:// Filmtipps zum Thema Erdöl

75 Die Mehrzahl der oben stehenden Videos ist bei youtube (http://www
Die Mehrzahl der oben stehenden Videos ist bei youtube ( zum Download verfügbar. Zum Download von you-Tube-Videos laden Sie bitte die aktuelle Version des Programms „Free YouTube Download“ von der Website herunter. Free YouTube Download nimmt URLs von YouTube-Inhalten auf und lädt diese Videos dann herunter. Filmtipps zum Thema „Alkane – Benennung und physikalische Eigenschaften“