Kohlenwasserstoffe

Die Kohlenwasserstoffe stellen die einfachste Stoffgruppe der organischen Chemie dar. Sie sind nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoff-Atomen aufgebaut.

Kohlenwasserstoffe sind in der Natur insbesondere in Erdöl und Erdgas in sehr großer Menge enthalten und lassen sich unterteilen in die aromatischen und die aliphatischen Kohlenwasserstoffe, bei denen ungesättigte und gesättigte Verbindungen unterschieden werden.

In diesem Abschnitt werden die Stoffklassen Alkane, Alkene und Alkine betrachtet.

Alkane gehören in der organischen Chemie zur Stoffgruppe der gesättigten Kohlenwasserstoffe. Das heißt, ihre Vertreter bestehen nur aus den beiden Elementen Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) und weisen nur Einfachbindungen auf. Für sie gilt die allgemeine Summenformel C_nH_2n+2

Das Grundgerüst der Alkane kann ab n = 4 aus unverzweigten (linearen) oder aus verzweigten Kohlenstoffketten bestehen. Die unverzweigten Verbindungen werden als n-Alkane bezeichnet und bilden eine homologe Reihe der Alkane. Die verzweigten Alkane werden Isoalkane (i-Alkane) genannt.

Die Molekülstruktur, speziell die Größe der Oberfläche der Moleküle, bestimmt den Siedepunkt des zugehörigen Stoffes: je kleiner die Fläche, umso niedriger ist der Siedepunkt, da so die zwischen den Molekülen wirkenden Van-der-Waals-Kräfte kleiner sind. Das bedeutet in der Praxis, dass Alkane mit höherem Kohlenstoffanteil in der Regel einen höheren Siedepunkt als Alkane mit geringerem Kohlenstoffanteil haben; unverzweigte Alkane haben höhere Siedepunkte als verzweigte. Ab fünf Kohlenstoffatomen sind unverzweigte Alkane unter Normalbedingungen flüssig, ab siebzehn fest. Der Siedepunkt nimmt pro CH₂-Gruppe um zwischen 20 und 30 °C zu.

Alkane leiten weder den elektrischen Strom noch sind sie dauerhaft elektrisch polarisiert. Aus diesem Grund bilden sie keine Wasserstoffbrückenbindungen aus und lassen sich in polaren Lösungsmitteln wie Wasser sehr schlecht lösen.  Man bezeichnet Alkane daher als wasserabweisend oder hydrophob. Ihre Löslichkeit in unpolaren Lösungsmitteln ist dagegen gut, ein Umstand, der als lipophil bezeichnet wird. Untereinander sind sie beispielsweise bei gleichem Aggregatzustand in jedem Verhältnis mischbar.

Alkane sind im Allgemeinen sehr reaktionsträge. Das hängt vor allem mit der unpolaren Atombindung zusammen.

Sie können daher nur verbrannt werden (Reaktion mit Sauerstoff) oder unter Energiezufuhr mit Halogenen (Elemente der 7. Hauptgruppe) reagieren.