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Kohlenwasserstoffe
Kohlenwasserstoffe: Alkane, Alkene, Alkine und ihre Reaktionen — mit interaktiven Werkzeugen und Übungsaufgaben zu jedem Teilbereich.
Was Kohlenwasserstoffe sind
Kohlenwasserstoffe bestehen aus nichts weiter als Kohlenstoff und Wasserstoff. Trotzdem gibt es Tausende davon, denn Kohlenstoff-Atome verbinden sich zu Ketten und Ringen beliebiger Länge. Drei Familien unterscheidet man danach, ob nur Einfachbindungen vorliegen (Alkane), eine Doppelbindung (Alkene) oder eine Dreifachbindung (Alkine).
Organische Moleküle – Formeln und Geometrie
Funktionelle Gruppen erkennen
Mit dem 3D Viewer siehst du die Moleküle räumlich, mit dem Tool erkennst du funktionelle Gruppen — beziehungsweise stellst fest, dass Kohlenwasserstoffe keine haben.
6 Übungsaufgaben
Alkan, Alken oder Alkin
Im Alltag
Die homologe Reihe der Alkane
Methan, Ethan, Propan, Butan — jedes Glied hat ein Kohlenstoff-Atom mehr als das vorige. Eine solche Reihe heißt homolog, und sie ist mehr als eine Aufzählung: Weil sich die Moleküle nur in der Kettenlänge unterscheiden, ändern sich auch die Eigenschaften regelmäßig. Mit jedem C-Atom steigen molare Masse, Siedetemperatur und Dichte.
Der Grund liegt bei den zwischenmolekularen Kräften: längere Ketten, größere Berührungsfläche, stärkere London-Dispersionskräfte.
Moleküle der organischen Chemie – Kugel-Stab, Stab- und Kalottenmodell
Temperaturverlaufskurve von Reinstoffen
Mit dem 3D Viewer vergleichst du die Moleküle, mit der Simulation nimmst du eine Temperaturverlaufskurve auf.
11 Übungsaufgaben
Vom Methan zum Decan
Eigenschaften in der Reihe
Verzweigte Alkane und Isomerie
Ab vier Kohlenstoff-Atomen gibt es zur selben Molekülformel mehrere Moleküle: Die Kette kann gerade durchlaufen oder sich verzweigen. Solche Stoffe heißen Konstitutionsisomere — gleiche Formel, verschiedener Bau, verschiedene Eigenschaften.
Damit jedes Molekül einen eindeutigen Namen bekommt, braucht es Regeln: längste Kette suchen, durchnummerieren, Seitenketten als Vorsilben mit Ziffer davorsetzen.
Skelettformel-Editor
Skelettformeln – Finde den Fehler!
Mit dem Editor zeichnest du verzweigte Skelettformeln selbst, mit der Fehlersuche prüfst du vorgegebene nach.
6 Übungsaufgaben
Verzweigte Alkane benennen
Konstitutionsisomerie
Alkene und Alkine
Eine Doppel- oder Dreifachbindung ändert alles: Das Molekül ist an dieser Stelle starr, die Reaktivität steigt, und die Position der Mehrfachbindung muss im Namen stehen.
Bei Alkenen kommt eine zweite Art von Isomerie dazu. Weil sich die Doppelbindung nicht drehen lässt, gibt es zwei Anordnungen der Reste — E und Z. Sie sind verschiedene Stoffe mit verschiedenen Eigenschaften; bei den Fettsäuren entscheidet genau das über fest oder flüssig.
Skelettformeln organischer Moleküle zeichnen
Stereochemie – Chiralität, Enantiomere, Diastereomere
Mit dem Zeichentool übst du die Skelettformeln, der 3D Viewer zeigt dir den Unterschied räumlich.
9 Übungsaufgaben
Die Mehrfachbindung
E/Z-Isomerie
Verbrennung und Energieträger
Vollständig verbrannt liefert jeder Kohlenwasserstoff dieselben Produkte: Kohlenstoffdioxid und Wasser. Weil immer dieselben drei Koeffizienten gesucht sind, lässt sich die Gleichung mit etwas Übung im Kopf aufstellen. Fehlt Sauerstoff, entstehen stattdessen Kohlenstoffmonooxid oder Ruß.
Reaktionsgleichungen ausgleichen – Verbrennung von Alkanen
Verbrennung und Brandschutz
Simulation – Gasbrenner (Bunsenbrenner)
Mit dem Tool gleichst du die Verbrennungsgleichungen aus, die beiden Simulationen zeigen dir Brandschutz und die Flamme des Gasbrenners.
6 Übungsaufgaben
Die Verbrennungsgleichung
Energie und Umwelt
Für die Oberstufe: Reaktionsmechanismen
Wie eine Reaktion abläuft, sieht man der Gleichung nicht an. Alkane reagieren radikalisch, Alkene elektrophil, und wo eine gute Abgangsgruppe sitzt, greift ein Nucleophil an. Wer die drei Muster kennt, kann Produkte vorhersagen, statt sie auswendig zu lernen.
Radikalische Substitution – Reaktionsmechanismus
Elektrophile Addition – Reaktionsmechanismus
Elektrophile aromatische Substitution
Nukleophile Substitution – Reaktionsmechanismus
Die vier Simulationen führen dich Schritt für Schritt durch die Mechanismen.