5 Fragen zu Kohlenwasserstoff

Methan besteht aus den beiden Elementen Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H). Die chemische Formel für Methan ist CH₄. Man spricht bei Methan von einem Kohlenwasserstoff, weil es ausschließlich aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen besteht. Kohlenwasserstoffe sind eine große Klasse von organischen Verbindungen, die nur diese beiden Elemente enthalten.

Die Summenformel C5H10 deutet auf einen gesättigten Kohlenwasserstoff hin, der auch als Alken oder cyclischer Kohlenwasserstoff vorliegen kann. Hier sind einige mögliche Strukturformeln für C5H10: 1. **Pent-1-en** (ein ungesättigter Kohlenwasserstoff): ``` CH2=CH-CH2-CH2-CH3 ``` 2. **Pent-2-en** (ein ungesättigter Kohlenwasserstoff): ``` CH3-CH=CH-CH2-CH3 ``` 3. **Cyclopentan** (ein cyclischer Kohlenwasserstoff): ``` CH2 / \ CH2 CH2 | | CH2 CH2 ``` 4. **Methylcyclobutan** (ein cyclischer Kohlenwasserstoff): ``` CH2 / \ CH2 CH | | CH2 CH ``` Diese Strukturformeln zeigen verschiedene Isomere, die alle die gleiche Summenformel C5H10 haben.

Ja, Methan (CH₄) ist der einfachste Kohlenwasserstoff. Es besteht aus einem Kohlenstoffatom, das mit vier Wasserstoffatomen verbunden ist. Methan ist ein farb- und geruches Gas und kommt natürlich in Erdgas vor. Es ist auch ein bedeutendes Treibhausgas und spielt eine wichtige Rolle im Klimawandel.

C₁₆H₃₄ ist die Summenformel für n-Hexadecan, ein Alkan mit 16 Kohlenstoffatomen. Die Strukturformel von n-Hexadecan ist linear und kann wie folgt dargestellt werden: ```plaintext CH₃-(CH₂)₁₄-CH₃ ``` Dies bedeutet, dass es eine Kette von 16 Kohlenstoffatomen gibt, wobei das erste und das letzte Kohlenstoffatom jeweils mit drei Wasserstoffatomen verbunden sind, und die dazwischenliegenden 14 Kohlenstoffatome jeweils mit zwei Wasserstoffatomen verbunden sind.

Um die molekulare Formel eines Kohlenwasserstoffs mit einer molaren Masse von 30 g/mol zu bestimmen, können wir die allgemeine Formel für Alkane (CₙH₂ₙ₊₂) verwenden. ### a) Bestimmung der molekularen Formel 1. **Molare Masse von Kohlenwasserstoffen**: Die molare Masse eines Alkans kann durch die Anzahl der Kohlenstoffatome (C) und Wasserstoffatome (H) berechnet werden. - Für CₙH₂ₙ₊₂ ist die molare Masse: \[ M = 12n + 2(n + 1) = 14n + 2 \] 2. **Gleichung aufstellen**: Setze die molare Masse gleich 30 g/mol: \[ 14n + 2 = 30 \] \[ 14n = 28 \] \[ n = 2 \] 3. **Molekulare Formel**: Setze n in die allgemeine Formel ein: - C₂H₆ (Ethan) Die molekulare Formel des Kohlenwasserstoffs ist also **C₂H₆**. ### b) Berechnung der Dichte Um die Dichte eines Gases zu berechnen, kann die ideale Gasgleichung verwendet werden: \[ PV = nRT \] Dabei ist: - \( P \) der Druck (in atm) - \( V \) das Volumen (in Litern) - \( n \) die Anzahl der Mol - \( R \) die ideale Gaskonstante (0,0821 L·atm/(K·mol)) - \( T \) die Temperatur (in Kelvin) Die Dichte (\( \rho \)) kann auch als: \[ \rho = \frac{m}{V} \] geschrieben werden, wobei \( m \) die Masse ist. 1. **Masse eines Mols**: Die molare Masse beträgt 30 g/mol, also ist die Masse eines Mols 30 g. 2. **Dichte berechnen**: Bei Standardbedingungen (0 °C und 1 atm) hat ein Mol eines idealen Gases ein Volumen von etwa 22,4 L. Daher: \[ \rho = \frac{30 \text{ g}}{22,4 \text{ L}} \approx 1,34 \text{ g/L} \] Die Dichte des Kohlenwasserstoffs beträgt also etwa **1,34 g/L**.