Alkane Molekülmasse und Aggregatzustand :)
Hi, ich mache gerade meine Chemie-Hausaufgaben und suche die Molekülmasse und den Aggregatzustand von den Alkanen....könnt ihr mir das eventuell sagen oder mir Link schiicken? danke :-**
3 Antworten
Moin,
also, die Molekülmasse kannst du leicht selbst bestimmen. Du brauchst dazu nur ein anständiges Periodensystem der Elemente, in dem bei den Elementen auch die Atommasse [in u] angegeben ist. Aber man kann sich auch merken, dass ein Kohlenstoffatom die Masse von 12 u hat, während Wasserstoffatome 1 u wiegen. Nun brauchst du nur noch die Summen-Formeln deiner Alkane und kannst addieren. Beispiele: Methan, Summenformel CH4, Masse 16 u oder 16 g/mol (weil 12u + 1u + 1u + 1u + 1u = 16u). Ethan, Summenformel C2H6, Masse 30 u oder 30 g/mol (weil 2 x 12u + 6 x 1 u = 30u). Propan, Summenformel C3H8, Masse 44 u oder 44 g/mol...
Die Schmelz- und Siedetemperaturen findest du im Netz oder in Büchern. Ich geb dir mal die Temperaturen für die ersten 20 n-Alkane vor (Alkan, Schmelztemperatur, Siedetemperatur):
Methan: -182,5°C; -161,7°C
Ethan: -183,3; -88,6
Propan: -187,7; -42,1
Butan: -138,3; -0,5
Pentan: -129,8; +36,1
Hexan: -95,3; +68,7
Heptan: -90.6; +98,4
Octan: -56,8; +125,7
Nonan: -53,5; +150,8
Decan: -29,7; +174,0
Undecan: -25,6; +195,8
Dodecan: -9,6; +216,3
Tridecan: -5,5; +235,4
Tetradecan: +5,9; +253,7
Pentadecan: +10,0; +270,6
Hexadecan: +18,2; +287,0
Heptadecan: +22,0; +301,8
Octadecan: +28,2; +316,1
Nonadecan: +32,1; +329,7
Eicosan: +36,8; +343,0
Wie zu erwarten, steigt mit zunehmender Molekülmasse auch die Siedetemperatur relativ gleichmäßig an; ab Butan pro hinzukommender -CH2-Einheit um circa 20 bis 30°C. Das ist insofern nicht erstaunlich, weil man erwartet, dass zunehmende Masse immer schwerer zu bewegen ist und daher mehr Energie aufgewenset werden muss, um die Moleküle zu bewegen.
Bei genauerer Betrachtung der Schmelztemperaturen ergibt sich dagegen ein überraschendes Bild. Hier nimmt nämlich die Temperatur nicht mit steigender Molekülmasse einheitlich zu, sondern die Alkane mit einer ungeraden Anzahl an Kohlenstoffatomen haben immer eine leicht niedrigere Schmelztemperatur als zu erwarten wäre. Offenbar erfordert es weniger Energie, um Alkanketten mit ungerader Kohlenstoffanzahl in Bewegung zu versetzen !? Eine Erklärung für diesen Befund wäre folgende: In flüssigen und vor allem in festen Aggregatzuständen haben die Moleküle einer Substanz relativ feste Plätze und sind auf diese Weise mehr oder weniger stark geordnet. Der Zusammenhalt kommt durch zwischenmolekulare Anziehungskräfte zustande. Bei geladenen Ionenverbindungen bilden sich sehr stabile Kristalle, in Metallen nehmen die Atomrümpfe ebenfalls feste Gitterplätze ein (während die Valenzelektronen ein zusammenhaltendes Energieband bilden bzw. sich als bewegliches Elektronengas zwischen den Rümpfen befinden). In Verbindungen mit polaren Atombindungen wie zum Beispiel Wasser bilden sich oft ständige Dipole und infolgedessen entstehen Wasserstoffbrückenbindungen oder ähnliche Anziehungskräfte zwischen unterschiedlich teilgeladenen Molekülabschnitten. Aber in den ziemlich unpolaren Atombindungen zwischen Wasserstoff- und Kohlenstoffatomen gibt es praktisch keine starken Anziehungskräfte dieser Art. Dennoch herrschen auch hier Wechselwirkungen, die man van-der-Waals-Kräfte (oder genauer: London-Kräfte) nennt. Ihr Zustandekommen kann man sich so vorstellen, dass die Elektronenverteilung bei Bindungselektronen nicht immer gleichmäßig über ein Molekül verteilt ist. Sie unterliegt vielmehr gewissen Dichteschwankungen. Das heißt, dass die Elektronendichte an einer Stelle des Moleküls mal größer, mal kleiner ist. Kommen sich nun zwei Moleküle einer Substanz sehr nahe, so beeinflussen sich diese Dichteunterschiede gegenseitig. Eine höhere Elektronendichte des einen Moleküls schiebt die Elektronendichte eines anderen Moleküls von sich weg (gleiche Ladung!). Das heißt, die zufällige Bildung eines vorübergehenden Dipols in dem einen Molekül induziert (erzeugt) einen ebenso vorübergehenden Dipol in einem nahen anderen Molekül. Dadurch ziehen sich die biden Molekül kurzzeitig etwas an. Es liegt auf der Hand, dass so eine kurzzeitige Anziehung zwischen Molekülen nicht allzu stabil ist. Aber sie reicht doch aus, um auf Dauer einen gewissen Zusammenhalt der Moleküle zu erreichen. Tja, und nun ist es anscheinend so, dass Ketten mit gerader Kohlenstoffanzahl eine größere Fläche zum Aneinanderlegen bieten als solche mit einer ungeraden Kohlenstoffanzahl. Dadurch wird die Schmelztemperatur nicht allein durch die Molekülmasse beeinflusst, sondern auch dadurch, wie gut die Ketten aneinanderliegen können und wie groß letztlich die van-der-Waals-Kräfte zwischen ihnen sind.
Ich hoffe, du konntest den Ausführungen folgen. Resümee: Siedetemperaturen steigen bei Alkanen erwartungsgemäß mit zunehmender Molekülmasse; Schmelztemperaturen werden einerseits von der steigenden Molekülmasse, aber auch von van-der-Waals-Kräften beeinflusst. Und bei letzteren passen geradzahlige Kohlenstoffketten besser zusammen als solche mit ungerader Kohlenstoffanzahl.
LG von der Waterkant.
http://www.wikischool.de/wiki/Alkane
die masse wirst du dir ja wohl selber ausrechnen können...
Unglaublich aber wahr: Masse und Siedepunkte steigen mit zunehmender Kettenlänger...!