Warum ist die Siedetemperatur von Heptan höher als von Methan?

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Warum ist die Siedetemperatur von Heptan höher als von Methan?

Antwort

Verwandte Fragen

Warum unterscheiden sich die Siedetemperaturen von Ethanol (78 °C) und Ethan (-89 °C) wegen ihrer zwischenmolekularen Kräfte?

Kann Methan als Säure oder Base wirken?

Was ist CH4?

Wie lautet der stöchiometrische Koeffizient in der Reaktionsgleichung Wasserstoff + Kohlendioxid zu Methan und Wasser?

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Die Siedetemperatur von heptan ist höher als die von Methan aufgrund der unterschiedlichen Molekülgrößen und der damit verbundenen intermolekularen Kräfte. Heptan (C7H16) ist ein größeres Molekül mit einer längeren Kohlenstoffkette, was zu einer höheren Anzahl von Elektronen führt. Dies verstärkt die van-der-Waals-Kräfte (auch London-Dispersionskräfte genannt), die zwischen den Molekülen wirken. Methan (CH4) hingegen ist ein viel kleineres Molekül mit einer geringeren Anzahl von Elektronen, was zu schwächeren intermolekularen Kräften führt. Da die Siedetemperatur die Temperatur ist, bei der die intermolekularen Kräfte überwunden werden müssen, benötigt heptan mehr Energie (in Form von Wärme), um in den gasförmigen Zustand überzugehen, was sich in einer höheren Siedetemperatur niederschlägt. Zusammengefasst: Die höhere Siedetemperatur von heptan im Vergleich zu Methan ist auf die stärkeren van-der-Waals-Kräfte zurückzuführen, die durch die größere Molekülgröße und -masse von heptan entstehen.

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Die unterschiedlichen Siedetemperaturen von Ethanol (78 °C) und Ethan (−89 °C) lassen sich durch die Art und Stärke der zwischenmolekularen Kräfte erklären: **Ethan (C₂H₆... [mehr]

Accepted Answer

Die unterschiedlichen Siedetemperaturen von Ethanol (78 °C) und Ethan (−89 °C) lassen sich durch die Art und Stärke der zwischenmolekularen Kräfte erklären: **Ethan (C₂H₆):** - Ethan ist ein kleines, unpolares Molekül. - Zwischen Ethan-Molekülen wirken nur sehr schwache **Van-der-Waals-Kräfte** (auch London-Kräfte genannt). - Diese Kräfte entstehen durch kurzzeitige, zufällige Ladungsverschiebungen in den Molekülen. - Da diese Kräfte schwach sind, benötigen die Moleküle wenig Energie, um sich voneinander zu lösen und in den gasförmigen Zustand überzugehen. - Deshalb ist die Siedetemperatur von Ethan sehr niedrig (−89 °C). **Ethanol (C₂H₅OH):** - Ethanol besitzt eine polare Hydroxylgruppe (–OH). - Zwischen Ethanol-Molekülen wirken neben Van-der-Waals-Kräften auch **Dipol-Dipol-Kräfte** und vor allem **Wasserstoffbrückenbindungen**. - Die Wasserstoffbrückenbindungen entstehen, weil das Wasserstoffatom der –OH-Gruppe eine starke Anziehung zu den freien Elektronenpaaren des Sauerstoffatoms benachbarter Moleküle ausübt. - Diese Wasserstoffbrücken sind deutlich stärker als die Van-der-Waals-Kräfte. - Um die Ethanol-Moleküle voneinander zu trennen, ist daher viel mehr Energie nötig. - Deshalb siedet Ethanol erst bei 78 °C. **Fazit:** Ethanol hat eine viel höhere Siedetemperatur als Ethan, weil zwischen Ethanol-Molekülen starke Wasserstoffbrückenbindungen wirken, während bei Ethan nur schwache Van-der-Waals-Kräfte vorhanden sind.

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Ein Methan-Molekül (CH₄) kann nach den gängigen Säure-Base-Konzepten (Brønsted-Lowry und Lewis) weder als Säure noch als Base in nennenswertem Maße wirken. **Begr&uum... [mehr]

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Ein Methan-Molekül (CH₄) kann nach den gängigen Säure-Base-Konzepten (Brønsted-Lowry und Lewis) weder als Säure noch als Base in nennenswertem Maße wirken. **Begründung:** - **Als Brønsted-Säure:** Methan könnte theoretisch als sehr schwache Brønsted-Säure wirken, indem es ein Proton (H⁺) abgibt und ein Methanid-Ion (CH₃⁻) bildet. Allerdings ist die C–H-Bindung im Methan extrem stabil, und der pKₐ-Wert von Methan liegt bei etwa 50. Das bedeutet, dass Methan praktisch nicht als Säure reagiert, weil es sein Proton extrem ungern abgibt. - **Als Brønsted-Base:** Methan besitzt keine freien Elektronenpaare, die ein Proton aufnehmen könnten. Daher kann es auch nicht als Brønsted-Base wirken. - **Als Lewis-Base:** Methan hat keine freien Elektronenpaare, die es einem Elektronenakzeptor zur Verfügung stellen könnte. - **Als Lewis-Säure:** Methan hat kein Elektronenmangelzentrum, das Elektronen aufnehmen könnte. **Fazit:** Methan ist chemisch betrachtet extrem unreaktiv und zeigt praktisch kein Säure- oder Baseverhalten. In der Praxis wird Methan daher nicht als Säure oder Base betrachtet.

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CH₄ ist die chemische Formel für Methan. Methan ist ein farb- und geruchloses Gas, das zu den einfachsten Kohlenwasserstoffen gehört. Es besteht aus einem Kohlenstoffatom (C) und vier Wasser... [mehr]

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CH₄ ist die chemische Formel für Methan. Methan ist ein farb- und geruchloses Gas, das zu den einfachsten Kohlenwasserstoffen gehört. Es besteht aus einem Kohlenstoffatom (C) und vier Wasserstoffatomen (H). Methan ist ein Hauptbestandteil von Erdgas und entsteht unter anderem bei der Zersetzung organischer Stoffe unter Sauerstoffausschluss, zum Beispiel in Sümpfen oder im Verdauungstrakt von Wiederkäuern. Methan ist ein bedeutendes Treibhausgas, da es in der Atmosphäre zur globalen Erwärmung beiträgt. Es wird sowohl natürlich als auch durch menschliche Aktivitäten freigesetzt, etwa bei der Förderung von Erdgas und Erdöl, in der Landwirtschaft und bei der Abfallbehandlung.

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Die Reaktionsgleichung lautet: \[ \text{Wasserstoff} + \text{Kohlendioxid} \rightarrow \text{Methangas} + \text{Wasser} \] Die chemischen Formeln sind: - Wasserstoff: \( \mathrm{H_2} \) - Kohlendiox... [mehr]

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Die Reaktionsgleichung lautet: \[ \text{Wasserstoff} + \text{Kohlendioxid} \rightarrow \text{Methangas} + \text{Wasser} \] Die chemischen Formeln sind: - Wasserstoff: \( \mathrm{H_2} \) - Kohlendioxid: \( \mathrm{CO_2} \) - Methangas (Methan): \( \mathrm{CH_4} \) - Wasser: \( \mathrm{H_2O} \) Die unbalancierte Gleichung: \[ \mathrm{H_2} + \mathrm{CO_2} \rightarrow \mathrm{CH_4} + \mathrm{H_2O} \] Nun wird die Gleichung ausgeglichen: **Kohlenstoff:** Links: 1 (\(\mathrm{CO_2}\)), Rechts: 1 (\(\mathrm{CH_4}\)) → passt. **Sauerstoff:** Links: 2 (\(\mathrm{CO_2}\)), Rechts: 1 (\(\mathrm{H_2O}\)) → noch nicht ausgeglichen. **Wasserstoff:** Links: 2 (\(\mathrm{H_2}\)), Rechts: 4 (\(\mathrm{CH_4}\)) + 2 (\(\mathrm{H_2O}\)) = 6 → noch nicht ausgeglichen. Setze einen Koeffizienten vor \(\mathrm{H_2}\): Versuch mit 4 \(\mathrm{H_2}\): \[ 4\,\mathrm{H_2} + \mathrm{CO_2} \rightarrow \mathrm{CH_4} + 2\,\mathrm{H_2O} \] **Überprüfung:** - Kohlenstoff: 1 links, 1 rechts - Wasserstoff: 4×2 = 8 links, 4 (Methan) + 2×2 = 8 rechts - Sauerstoff: 2 links, 2 rechts **Fazit:** Die stöchiometrischen Koeffizienten sind: \[ \boxed{4\,\mathrm{H_2} + \mathrm{CO_2} \rightarrow \mathrm{CH_4} + 2\,\mathrm{H_2O}} \] Die Koeffizienten lauten also: **4 : 1 : 1 : 2**.