DIE 7 VERWENDUNGEN UND ANWENDUNGEN DER HAUPTALKANE - CHEMIE - 2025

Einige Verwendungen und Anwendungen von Alkanen sind als Brenngas, Benzin, Diesel, als Lösungsmittel Pentan, Hexan, Isohexan und Heptan, als Schmiermittel oder als Wachse und Paraffine.

Alkane sind Verbindungen, die nur Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten, daher sind sie Kohlenwasserstoffe. Sie werden auch als Paraffine oder gesättigte Kohlenwasserstoffe bezeichnet, da die Kohlenstoff- und Wasserstoffatome ausschließlich durch Einfachbindungen verbunden sind.

Alkane gehören zu einer homologen Reihe organischer Verbindungen, bei denen sich die Mitglieder durch eine konstante Molekülmasse von 14, CH _{2, unterscheiden} . Die allgemeine Formel lautet CnH _{2n + 2.}

Alkane enthalten nur Einfachbindungen, dh sie sind mit Wasserstoffatomen gesättigt. Sie sind die grundlegenden Kohlenwasserstoffe und die Ausgangspunkte, um die Chemie anderer komplexerer Moleküle zu verstehen.

Alkane haben ihren Namen von der Alkylgruppe, die aus einem Kohlenstoff und drei Wasserstoffatomen besteht.

Natürlich enthalten sie andere Gruppen, aber sie enthalten konsistent eine Alkylgruppe. Die Endung "-ano" zeigt an, dass diese Moleküle nur Einfachbindungen enthalten.

Die kleinsten Mitglieder der Alkanfamilie sind Gase, während die größten Verbindungen flüssige und feste Verbindungen sind.

Sie kommen häufig in Kraftstoffquellen wie Erdgas und Öl vor. Feste Verbindungen haben typischerweise eine wachsartige Textur.

Hauptanwendungen und Anwendungen von Alkanen

1- Kraftstoff

Alkane werden hauptsächlich als Brennstoff verwendet. Seine Oxidationsreaktion setzt Energie frei, mit der Strom erzeugt, Fahrzeuge bewegt oder sogar gekocht werden kann.

Kurzkettige Alkane wie Methan, Ethan, Propan und Butan befinden sich im gasförmigen Zustand und können aus Erdgasfeldern gewonnen werden.

Methan wird als Fahrzeugkraftstoff verwendet, während Propan und Butan als Kochgas verwendet werden.

Langkettige Alkane sind in flüssigem Zustand und können in Benzin oder Diesel gefunden werden. Wenn von hoher Oktanzahl gesprochen wird, bezieht sich dies auf die Oktankonzentration im Kraftstoff.

2- Lösungsmittel

Da das Dipolmoment zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff sehr gering ist, haben Alkane keine Bindungspolarität, so dass sie gut als unpolare Lösungsmittel dienen.

Chemiker haben eine Maxime, die besagt, dass "ähnlich löst ähnlich auf", dies bedeutet, dass polare Lösungsmittel polare Substanzen lösen und unpolare oder unpolare Lösungsmittel unpolare Substanzen lösen.

Verbindungen wie Pentan, Hexan, Isohexan und Heptan werden im Labor und in der Industrie als Lösungsmittel für Reaktionen in einem unpolaren Medium verwendet. Nonan ist der Hauptbestandteil von Kerosin.

3- Schmierstoffe

Alkane mit 17 oder mehr Kohlenstoffmolekülen werden als Schmiermittel und Korrosionsschutzmittel verwendet, da aufgrund ihrer hydrophoben Natur Wasser die Metalloberfläche nicht erreichen kann. Aufgrund ihrer Dichte und Viskosität sind sie perfekt für diese Verwendung geeignet.

Schmieröle mit unterschiedlichen Viskositäten können sich miteinander vermischen, und es ist diese Fähigkeit, sie zu mischen, die einige Öle so nützlich macht.

Beispielsweise ist übliches Motoröl im Allgemeinen eine Mischung aus einem Öl mit niedriger Viskosität, um ein leichtes Starten bei kalten Temperaturen zu ermöglichen, und einem Öl mit hoher Viskosität für eine bessere Leistung bei normalen Betriebstemperaturen.

Seit der Römerzeit wurden viele Flüssigkeiten, einschließlich Wasser, als Schmiermittel verwendet, um Reibung, Wärme und Verschleiß zwischen miteinander in Kontakt stehenden mechanischen Teilen zu minimieren.

Schmieröl ist heute aufgrund seines breiten Anwendungsbereichs das am weitesten verbreitete Produkt.

4- Wachse und Paraffine

Alkane sind auch als Paraffine bekannt, was diesen Begriff sehr verwirrend macht, da sich Paraffin auch auf eine Art Wachs bezieht.

Zur Verdeutlichung der Konzepte ist jeder gesättigte Kohlenwasserstoff (mit der Formel CnH _{2n + 2} ) ein Paraffin, und aus einer Mischung dieser Moleküle kann ein Wachs hergestellt werden, das als Paraffinwachs bezeichnet wird.

Im Allgemeinen weisen die in diesem Wachs verwendeten Alkane Kohlenstoffketten auf, die 20 bis 40 Kohlenstoffe enthalten. Daher ist Paraffinwachs eine Art Wachs, das aus Paraffinen oder Alkanen hergestellt wird.

Paraffinwachs zeichnet sich durch einen niedrigen Schmelzpunkt, eine flexible Struktur und ein leichtes Verbrennen aus. Es wird im Allgemeinen in Kerzen und Buntstiften verwendet.

5- Asphalt

Asphalt ist in Rohöl enthalten und besteht aus einer Mischung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere Kettenalkanen mit 35 Kohlenstoffen oder mehr. Asphalt hat eine halbfeste, viskose Konsistenz.

Seine Hauptanwendung ist der Bau von Straßen, da durch Hinzufügen von Sand oder Kies zum Asphalt eine feste Mischung entsteht, die für diese Art der Verwendung ideal ist.

Wenn seine Dichte geringer ist, wird es auch als Pech bezeichnet und kann als Imprägniermittel verwendet werden.

6- Chemische Reaktionen

Im Vergleich zu Alkenen und Alkinen sind Alkane aufgrund des Fehlens einer schwächeren pi-Bindung in ihren Kohlenstoffgerüsten relativ unreaktiv. Es gibt jedoch einige Reaktionsklassen, die üblicherweise mit Alkanen durchgeführt werden.

Die wichtigste Reaktion, die Alkane eingehen, ist die Verbrennung. Kleinere lineare Alkane werden leichter oxidiert als größere, stärker verzweigte Moleküle.

Alkane können in Gegenwart von Sauerstoff verbrennen und Kohlendioxid, Wasser und Energie erzeugen.

In sauerstoffbegrenzten Situationen sind die Produkte Kohlenmonoxid, Wasser und Energie. Aus diesem Grund werden Alkane häufig als Brennstoffquellen verwendet.

C ₃ H ₈ + 5O ₂ »3CO ₂ + 4H ₂ O + Energie

Eine konsistente Reaktion, die Alkane zusätzlich zur Verbrennung eingehen, ist die Halogenierung freier Radikale.

Bei diesem Verfahren werden die Wasserstoffatome in Alkylgruppen durch Halogene ersetzt (Moleküle wie Chlor und Brom im Periodensystem). Eine typische Reaktion wird mit Propan demonstriert.

2C ₃ H ₈ + Cl ₂ »2C ₃ H ₈ Cl

Komplexe Alkane mit hohen Molekulargewichten, die in Rohöl vorkommen, werden häufig durch thermisches Cracken in kleinere und nützlichere Alkane unterteilt. Mit diesem Verfahren werden auch Alkene und Wasserstoffgas hergestellt.

Das thermische Cracken wird typischerweise bei hohen Temperaturen und oft in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt. Man erhält eine Produktmischung, und diese Alkane und Alkene können durch fraktionierte Destillation getrennt werden.

7- Andere Verwendungen von Alkanen

Alkane haben andere Verwendungszwecke als die bereits erwähnten. Verbindungen wie Ethan werden zur Herstellung von Ethylen verwendet, das zur Herstellung von Ethylenglykol (dem Hauptbestandteil des Frostschutzmittels) verwendet wird, und von Polyethylen, dem weltweit am häufigsten verwendeten Kunststoff.

Propan kann als Kältemittel verwendet werden, wenn kein Strom verfügbar ist. Wenn sich das Gas ausdehnt, nimmt es Wärme auf.

In der Tat kann es Erfrierungen verursachen. Es wird auch als Ersatz für andere Kältemittel angesehen, hat jedoch den Hauptnachteil, explosiv zu sein.

Butan ist euphorisch und wird daher häufig als Inhalationsmittel missbraucht. Leider verursacht es Erstickung, Herzrhythmusstörungen und Krämpfe der Atemwegsmuskeln in der Lunge.

Diese letzte Eigenschaft ist die Ursache für den "plötzlichen Tod eines Drogenabhängigen" und in 55% der Fälle, die mit dem Einatmen von Lösungsmitteln zusammenhängen, die Todesursache.

Pentan ist in Benzinmischungen enthalten, wird jedoch im industriellen Umfeld hauptsächlich als "Gebläse" zur Herstellung von Kunststoffschäumen verwendet.

Ebenso wie Propan kann es als Kältemittel verwendet werden. Sein Isomer Isopentan wird üblicherweise in Zahnpasten verwendet.

Hexan und Isohexan sind die bevorzugten Lösungsmittel in der Lebensmittelverarbeitung, insbesondere Isohexan, da sie nicht toxisch sind und einen neutralen pH-Wert haben.

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