Reaktionsverhalten der Alkane

Einen schönen, guten Tag. Herzlich willkommen zur neuen Folge der Reihe: Die häufigsten Chemieirrtümer. Heute: Alkane sind reaktionsfähige Verbindungen.Wo treffen wir Alkane? Im Benzin, im Diesel, aber auch im Feuerzeug. Der Zündfunke bringt die Flamme zum Lodern. Was haben wir im Feuerzeug? Ich höre alle rufen: "Butan, Butan!" Richtig, ein bisschen Propan kann auch drin sein. Butan, Propan.Machen wir einmal die chemische Reaktion - mit Reaktionsgleichung - mit Butan. Was ist Butan? Butan ist ein Alkan, ein Kohlenwasserstoff, das aus 4 Kohlenstoffatomen besteht: CH3CH2CH2CH3. Und diese Verbindung verbrennt. Schreiben wir einmal die Reaktionsgleichung auf: CH3CH2CH2CH3+O2->CO2+H2O. Es bilden sich Kohlenstoffdioxid und Wasser. Jetzt müssen wir nur noch ausgleichen. Ausgleichen habe ich vorher schon geübt, nicht dass du denkst, das ich das hier alles auswendig gelernt habe: 2CH3CH2CH2CH3+13O2->8CO2+10H2O. Aus Butan bildet sich, unter der Einwirkung von Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid und Wasser. Alles klar, brennt gut, reaktionsfähig.Das mag man vielleicht so glauben, wenn man Anorganiker ist. Aber die Chemie kennt ja nicht nur die Verbrennung. Die Verbrennung ist die robusteste, die härteste und die, würde ich sagen, unschönste Reaktion - will man gar nicht haben.Verbrennung funktioniert, habt ihr euch angeschaut. Ich glaube, so viel braucht man dazu nicht mehr zu sagen. Ich nehme die ganze Verbrennung einmal weg, weil ich zeigen möchte, welche Reaktion funktioniert und welche Reaktion vielleicht nicht funktionieren könnte. Ich schreibe das Alkan hier auf und mache nun Folgendes: Ich werde jetzt eine kleine Zeichnung machen und werde verschiedene Reaktionen aufführen. Oben fangen wir einmal an mit der Oxidation, die wir gerade hatten und die Oxidation funktioniert. Ich schreibe nur O2 und es bildet sich im Ergebnis was? Ihr habt es gerade gesehen - Feuerzeug. Na klar, es bilden sich Kohlenstoffdioxid und Wasser. Dieses Mal schreibe ich den stöchiometrischen Koeffizient nicht auf, das heißt: Nur CO2+H2O. Nun gibt es aber noch andere Möglichkeiten, wie Alkane reagieren könnten. Eine Möglichkeit wäre z. B. mit einem ganzreaktionsfähigen Metall. Das kennt ihr noch aus der Schule. Richtig, Natrium. Nächste Reaktion: Reaktion mit Natrium. Das kannst du auch bei kalten Temperaturen machen. Unterhalb von 0 wird Butan fest - anderes Alkan nehmen. Das Prinzip ist immer das Gleiche. Und da bildet sich nichts. Natrium wird nämlich als Trockenmittel für Kohlenwasserstoffe benutzt. Man presst es rein und die letzten Wasserteilchen reagieren dann mit dem Natrium. Dann sieht man wie sich die Bläschen bilden, nach oben steigen. Also Natrium geht nicht.Was gibt es noch? Was kennt ihr noch? Na, z. B. Natriumhydroxid, eine sehr kräftige Base, eine Lauge. Kann auch wässerig sein, auch in reiner Form, spielt jetzt keine Rolle hierbei. Natriumhydroxid hat die Formel - ich höre alle rufen: "NaOH", richtig - NaOH, also mit einer Base. Und dabei bildet sich nichts. Das Gleiche wie oben. Diese Reaktion läuft auch nicht ab.Tja, was gibt es denn da noch? Dann gibt es vielleicht noch eine kräftige Säure. Was kennt ihr für starke Säuren? Richtig, Schwefelsäure, na klar. Dann hauen wir da Schwefelsäure rauf und versuchen, ob diese Substanz damit reagiert. H2SO4, Schwefelsäure. Und es bildet sich dabei nichts. Auch gegenüber der Schwefelsäure ist unser Alkan inert.Vielleicht haben wir noch eine andere Säure: Salzsäure, sogar im Wasser noch ein bisschen saurer. Es reagiert Salzsäure. Salzsäure hat die Formel - ich höre alle rufen: "HCl", sehr schön - HCl. Und es passiert nichts. Das ist ja ein Ding, auch damit passiert nichts. Ja, reagiert nicht. Sie sind faul, reaktionsfaul.Deswegen nennt man die Alkane häufig auch Paraffine. Und Paraffine, das bedeutet "die Trägen". Es ist ein Paraffin, "ein Träges".Dann wollen wir noch etwas anderes, was vielleicht auch reagiert. Wie sieht es denn eigentlich aus mit den Elementen der siebten Hauptgruppe? Nehmen wir doch einmal Brom, probieren wir es. Brom: Br2. Und dabei passiert etwas. Kohlenwasserstoffe können bromiert werden. Was ensteht dabei? Ich werde mir das jetzt nicht antun, mir die einzelnen Möglichkeiten zu überlegen. Ich schreibe einfach nur: C4H9Br bildet sich. Also eines der Wasserstoffatome wird durch ein Bromatom substituiert. Ich gehe jetzt einmal davon aus, das soll sich so bilden. Dabei entsteht natürlich dann -HBr.Diese Möglichkeit besteht und da müssen wir schon ganz schön heftig rangehen. Mit Natrium reagiert es nicht, mit Natriumhydroxid reagiert es nicht, mit Schwefelsäure reagiert es nicht, mit Salzsäure nicht - erst mit Brom. Gibt es denn jetzt überhaupt noch eine Möglichkeit, vielleicht eine Säure zu finden, mit der unser Paraffin, unser träger Kohlenwasserstoff reagieren könnte?Ja, diese Möglichkeit gibt es. Und zwar gibt es die, indem wir eine ganz, ganz starke Säure wählen. Sie ist viel, viel stärker als Schwefelsäure. Sie hat die Formel: HSbF6. Eine Säure, die so ganz stark ist, die noch stärker ist als Schwefelsäure, so eine Säure bezeichnet man als Supersäure. Eine Supersäure ist kein Wort aus dem Jugendjargon, die heißt eben Supersäure.Nun frage ich euch: Was macht die Supersäure? Na klar, die Supersäure kann reagieren mit unserem Alkan, was die normalen Säuren nicht können. Was hat denn die Säure nun als reagierendes Element? Na klar, H+, das Wasserstoffion. Und wenn die Säure das Wasserstoffion hat, H+, dann spaltet sie hier irgendwie ein H- ab. Es kommt heraus bei der Reaktion: -H2. Und es bildet sich, ich schreibe das jetzt ganz profan auf, wir werden das noch untersuchen in einem anderen Video - ein Komplex. Das heißt, Alkane sind so reaktionsträge, so faul, dass sie mit einer normalen, sehr starken Säure, wie Schwefelsäure und Salzsäure, nicht reagieren. Erst eine Supersäure muss da ran.Insofern kann man also nicht sagen, dass diese Klasse von Verbindungen, die Alkane, reaktionsfähig sind. Es handelt sich hier um Paraffine, um die Trägen. Denkt daran. Mich hat es wieder gefreut heute, mir hat es Spaß bereitet. Ich hoffe, ihr hattet auch ein bisschen Spaß bei der ganzen Sache. Bis zum nächsten Mal, tschüss.