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Kohlenwasserstoffe, Ozonloch, Halogene - Zusammenfassung - Referat



Entstehung von Kohlenwasserstoff
Erdöl und Erdgas, und damit die Kohlenwasserstoffe, entstehen durch anaerobe (wenig O2) bakterielle Zersetzung tierischer und pflanzlicher Substanzen unter Einwirkung hoher Temperaturen und Drücke.

Erdölverarbeitung
Erdöl = Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe unterschiedlicher
Molekülstruktur und Molekülgröße
Durch fraktionierte Destillation wird Erdöl in Fraktionen (Gemische) mit verschiedenen Siedetemperaturen getrennt.

Kohlenstoffarten
4 Valenzelektronen  4 Bindungen nötig um Oktett zu erreichen
Gesättigte:
Alkane  nur einfache C-Bindungen
Wenig reaktiv
Tetraedisch (109,5°)
Allgemeine Summenformel C_n H_(2n+2)
Ungesättigte:
Alkene  C-Doppelbindungen
Trigonal Planar (120°)
Summenfomel C_n H_2n
Alkine  C-Dreifachbindungen
Linear (180°)
Summenformel C_n H_n
Reaktionsfreudig
Geringerer Abstand zwischen C-Molekülen als bei Einfachbindungen,
da mehr Elektronen die Kernprotonen enger zusammen schieben

Homologe Reihe der Alkene
Methan, Ethan, Propan, Butan, Pentan, Hexan,
Heptan, Octan, Novan, Decan, Undecan, Dodecan

Nomenklatur von Kohlenwasserstoffen
Festlegen der Hauptkette
Bei mehreren Ketten gleicher Länge: Kette mit meisten Seitenlängen oder mit Doppel-/Dreifachbindung
Benennung der Seitenketten: Endsilbe –an wird durch –yl ersetzt
Nummerierung der Hauptkette
Dort anfangen wo Doppelbindung näher ist (an Zweiter Stelle Doppelbindung  2-en)
Vollständige Benennung
Seitenketten in alphabetischer Reihenfolge
Vor jeder Seitenkette Positionsnummer (mit Bindestrich z. B. 2-Ethyl)
Mehrere gleiche Seitenketten werden mit Vorsilben di, tri tetra, zusammengefasst, Positionsnummern durch Kommas getrennt
Name des Stammkohlenwasserstoffs hinten anhängen. Position der Mehrfachbindung wird vor entsprechender Endung (-an, -en, -in) mit Bindestrichen eingefügt

Konstitutionsisomerie
Moleküle haben bei gleicher Summenformel verschiedene Atomverknüpfungen.
Diese Stoffe unterscheiden sich in ihren Eigenschaften.

E-Z-Isomerie
E-Isomer: Atome höherer Priorität
liegen sich entgegen
Z-Isomer: Atome höherer Priorität liegen zusammen

Z But-2-en E But-2-en
Unterschiedliche räumliche Anordnung aufgrund mangelnder Drehbarkeit um Doppelbindungen
Höchste Priorität hat das Atom mit der höchsten Ordnungszahl

Primäre/sekundäre/tertiäre/quartäre Kohlenstoffe
Je nach Anzahl der benachbarten C-Atome wird ein C-Atom als primär, sekundär, tertiär oder quartär bezeichnet

Isomerie und Siedetemperatur
Je höher der Verzweigungsgrad eine Moleküls ist, desto niedriger ist die Siedetemperatur (V.d.W. Kräfte)

Halogenierung
Als Halogenkohlenwasserstoffe oder halogenierte Kohlenwasserstoffe werden Kohlenwasserstoffe bezeichnet, bei denen mindestens ein H-Atom durch eines der Halogene Fluor, Chlor, Brom oder Iod ersetzt wurde (Halogenierung!)
Bei Alkanen:
Beispiel: Reaktion von Heptan mit
Brom
3-geteilte Petrischale mit
Heptan + Brom
Bromthymolblau (Indikator)
Silbernitratlösung
Indikator Bromthymol färbt sich bei ‘‘saurer‘‘ Reaktion von blau zu gelb
Silbernitrat bildet gelblichen Feststoff
Brom-Heptan-Gemisch regiert miteinander und entfärbt sich  Entstehung von Bromidionen und saurem Gas
Licht (des Projektors) liefert Aktivierungsenergie
 Substitutionsreaktion:
Ersatz von Atomen durch andere Atome;
Am Heptan ist ein H-Atom durch ein Br-Atom ersetzt worden
(Bei radikalischer Substitution werden durch Licht Bromradikale erzeugt die eine Reaktion ermöglichen)

Bei Alkene:
Beispiel: Reaktion Bromwasser mit Hexen
Sofortige Reaktion  Entfärbung des Bromwassers  Brom und Hexen haben sich verbunden (keine Nebenprodukte!)
Alkene sind wesentlich reaktionsfreudiger als Alkane!

Halogenalkane
Höhere Schmelz-und Siedetemperatur als Alkane
 V.d.W. Kräfte + Dipol-Dipol-W.W.
Lösung in lipophilen Substanzen (fett liebende z.B. Erdöl, pflanzliche Öle)
Niedrige Brennbarkeit
Verwendung
Feuerungefährliche Lösungsmittel in Reinigungen
Kühlmittel/Treibmittel (Kühlschrank)
Teflonbeschichtungen (Pfannen)
Heute seltene verwendung wegen zahlreicher Gefahren für Mensch und Umwelt

Ozonloch
Natürlicher Ozonkreislauf

〖 O〗_2→2 x O O_3→ O_2+ O
O_2+O→ O_3 〖 O〗_3+O→ 〖2 x O〗_2
 Ozonbildung  Ozonabbau
UV-Strahlen, die Energie für beide Vorgänge liefern, werden aus dem Licht gefiltert.
Zerstörung der Ozonschicht
Abspaltung von Cl-Atomen von FCKW-Molekülen
Ein abgespaltenes Cl-Atom kann bis zu 100.000 Ozonmoleküle zerstören

Treibhauseffekt
Sonneneinstrahlung wird am Boden in Wärmestrahlung umgewandelt
Diese wird von Treibhausgasen absorbiert und re-emitiert
Durch den Ausstoß von CO_2 〖,CH〗_4 〖,N〗_2O und FCKW, sowie die Ozonbildung durch Abgase, trägt der Mensch zum Gehalt an Treibhausgasen in der Athmosphäre und somit zur Klimaerwärmung bei.





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