Dichte Alkane?
Hallo! Ich habe da mal eine Frage:
Ich soll die Differenz der Dichten Butan und Pentan sowie Propan und Butan bestimmen und anschließend meine Lösung erklären.
Ich habe jetzt eine Differenz (Propan und Butan) von -0,0006 herausbekommen. Ich würde das ganze so erklären dass, Alkane stets eine Dichte unter Wasser haben müssen. Da sie nicht löslich sind.
Ist das so richtig oder hat das auch etwas mit dem Aggregartzustand der Alkane zu tun?
Danke im Voraus!
2 Antworten
Ich habe jetzt eine Differenz (Propan und Butan) von -0,0006 herausbekommen...
Das ist keine Dichtedifferenz. Das ist lediglich ein Zahlenwert ohne sinnvolle Aussage.
Hallo westermann321
Das Wasser-Molekül ist polar, gewinkelt gebaut und hat 2 H-Atome an einem stark elektronegativen O-Atom, was die Bildung von Wasserstoffbrücken (WBB) zur Folge hat. Diese WBB sind verantwortlich für den Zusammenhalt der Moleküle, folglich für die Dichte und den vergleichsweise hohen Siedepunkt. Dabei hat H2O gerade einmal eine molare Masse von 18 g/mol.
Als polarer Stoff ist Wasser nicht sonderlich geneigt, unpolaren Stoffe wie den Alkanen als Lösungsmittel zu dienen.
Alkane sind - wie gesagt - unpolar. Zwischen ihnen wirken nur die recht schwachen Van-der-Waals-Kräfte, die umso größer werden, desto größer (und unverzweigter) das Alkan ist. Der Zusammenhalt unter den Molekülen ist daher nicht sehr groß, was die vergleichsweise niedrigen Siedepunkte und die geringen Dichten erklärt, obwohl ihre molare Masse mit rund 44 g/mol beim Propan, 58 g/mol beim Butan und 72 g/mol deutlich über der von Wasser liegt.
Von den drei genannten Alkanen ist lediglich Pentan flüssig und wäre von Aggregatzustand aus noch am ehesten in der Lage, sich mit Wasser zu vermischen. Dass es dies nicht tun, hängt von dem bereits Gesagten ab. Die Aussage, dass Alkane deswegen eine geringere Dichte haben, weil sie in Wasser unlöslich sind, ist somit falsch. Es ginge höchstens darum, ob das Alkan auf dem Wasser schwimmt oder umgekehrt.
Und da sich Pentan nicht in Wasser löst, haben Propan und Butan erst recht keine Neigung dazu, da unterschiedliche Aggregatzustände vorliegen und der Kontakt Alkan - Wasser minimiert ist
Den Unterschied der Dichten von Propan und Butan auf 6 Zehntausendstel anzugeben, erscheint mir recht abenteuerlich, da die Dichte temperatur- und druckabhängig ist.
Nochmal zusammengefasst:
Alkane haben eine geringere Dichte, weil nur schwache VdW-Kräfte wirken und die Moleküle kaum Veranlassung haben, dichter zusammenzurücken. Wasser hat neben VdW-Kräften Wasserstoffbrückenbindungen, die für die höhere Dichte und den höheren Siedepunkt sorgen.
Die Nicht-Löslichkeit der Alkane in Wasser hat ihre Ursache in der Polarität des Wassers und der Unpolarität der Alkane. Die Dichte spielt keine Rolle. Die niedrigere Dichte der Alkane sorgt nur dafür, dass sie auf Wasser schwimmen und nicht umgekehrt.
LG
Vielen Dank!