Kohlenwasserstoffe – Lösungen

a Vor mehr als 250 Millionen Jahren sanken in den Meeren abgestorbene pflanzliche und tierische Kleinstlebewesen auf den Meeresboden und konnten im sauerstoffarmen Wasser nicht verwesen. Es bildete sich eine Schicht aus organischen Stoffen, die als Faulschlamm bezeichnet wird. Im Laufe von Millionen Jahren wurde der Faulschlamm von Ablagerungen bedeckt, wodurch er immer tiefer gelangte. Durch den steigenden Druck und die zunehmende Temperatur wandelten sich die organischen Stoffe unter Luftabschluss in Erdöl und Erdgas um.

b – Brennstoff für Heizungen

– Kraftstoff für Fahrzeuge

– Herstellung von Kunststoffen

– Produktion von Kosmetikprodukten

– Herstellung von Waschmitteln

c Man sucht nach Alternativen, weil die Vorräte an Erdöl begrenzt sind und bei der Förderung und dem Transport von Erdöl Gefahren für die Umwelt entstehen können. Erdöl ist giftig für Lebewesen und kann bei Unfällen Boden und Meerwasser verseuchen. Zudem führt die Verbrennung von Erdöl zu großen Mengen an klimaschädlichem Kohlenstoffdioxid, was den Klimawandel beschleunigt. Daher ist es wichtig, Alternativen zu nutzen, um den Energiebedarf der heutigen und zukünftigen Generationen zu sichern und die Umwelt zu schützen.

d Erneuerbare Energiequellen sind Primärenergiequellen, die sich ständig erneuern oder unbegrenzt vorhanden sind. Dazu gehören Sonnenlicht, Wind, bewegtes Wasser und Biomasse. Diese Energiequellen können in andere Energieformen wie elektrische Energie umgewandelt werden und tragen zu einer nachhaltigen Energieversorgung bei.

e Olgas Aussage ist nicht korrekt. Zwar entsteht Braunkohle aus abgestorbenen Pflanzen, jedoch handelt es sich dabei um einen fossilen Energieträger, der über Millionen von Jahren gebildet wurde. Erneuerbare Energiequellen hingegen sind solche, die sich in einem kurzen Zeitraum ständig erneuern oder unbegrenzt verfügbar sind. Außerdem wird bei der Verbrennung von Braunkohle das Kohlenstoffdioxid freigesetzt, was vor langer Zeit der Erdatmosphäre entzogen wurde.  

a Eine homologe Reihe ist eine Gruppe von Verbindungen, bei denen sich die aufeinanderfolgenden Mitglieder um eine bestimmte Einheit unterscheiden. Im Fall der Alkane unterscheiden sich die aufeinanderfolgenden Moleküle um ein CH₂-Kettenglied. Man kann eine allgemeine Summenformel aufstellen. Bei den Alkanen lautet sie C_nH_2n+2.

b Wortgleichung: Methan + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser

Symbolgleichung: CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

c Methan, Butan, Octan

d Die Siedetemperatur der Alkane nimmt mit zunehmender Kettenlänge der Moleküle zu. Dies liegt daran, dass zwischen längeren Molekülketten stärkere Van-der-Waals-Kräfte wirken. Es wird somit mehr Energie benötigt, um diese zu überwinden.

e Stoffe, die sich in Alkanen gut lösen, sind lipophil und hydrophob. Beispiele für solche Stoffe sind Fette und Öle.

a Isomere sind chemische Verbindungen, die die gleiche Summenformel, aber unterschiedliche Molekülstrukturen haben. Ein Beispiel dafür ist Butan (C₄H₁₀), das zwei Isomere hat: n-Butan mit einer geradlinigen Kohlenstoffkette und Isobutan mit einer verzweigten Kohlenstoffkette.

b 

c A) 4-Ethyl-3,5-Dimethylheptan, B) Propen

a Das Verfahren zur Rohölaufbereitung nennt man fraktionierte Destillation. Dabei wird das Rohöl in einem Ofen erhitzt und in einen Destillationsturm geleitet. Im Turm wird es aufgrund der unterschiedlichen Siedetemperaturen der enthaltenen Kohlenwasserstoffe in verschiedene Stoffgemische getrennt, die als Fraktionen bezeichnet werden.

b 1: Rohöl; 2: Bodenrückstand; 3: Dieselöl, leichtes Heizöl; 4: Petroleum, Kerosin; 5: Benzine; 6: Raffineriegas; 7: Glockenböden

c – Raffineriegas: Heizgas
– Benzin: Treibstoff für Kraftfahrzeuge
– Petroleum und Kerosin: Kerosin als Flugzeugkraftstoff, Petroleum als Lampenbrennstoff
– Dieselöl und leichtes Heizöl: Heizöl oder als Dieselkraftstoff
– Bodenrückstand: Schmieröle für Motoren und Getriebe, schweres Heizöl für Kraftwerke zur Energieumwandlung

a Eine ungesättigte Kohlenwasserstoffverbindung enthält mindestens eine Doppelbindung (C=C) oder eine Dreifachbindung (C≡C) zwischen den Kohlenstoffatomen. Diese Verbindungen können noch zusätzliche Wasserstoffatome aufnehmen, um gesättigt zu werden. Ein Beispiel ist Ethen (C₂H₄), das eine Doppelbindung zwischen den beiden Kohlenstoffatomen besitzt.

b C₆H₁₂ + Cl₂ → C₆H₁₂Cl₂