Gas in der Kartusche
AFB I–IICampinggas-Kartuschen enthalten ein Gemisch aus Propan und Butan. Propan siedet bei −42 °C, Butan bei −1 °C. Im Winter bei −10 °C brennt ein Kocher mit reiner Butan-Kartusche kaum noch.
- Gib die Summenformeln von Propan und Butan an.
- Zeichne die Strukturformel von Butan.
- Erkläre, warum der Butan-Kocher bei −10 °C versagt, ein Propan-Kocher aber nicht.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Propan \(\ce{C3H8}\), Butan \(\ce{C4H10}\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Vier C in einer Kette, jedes innere C mit zwei H, die End-C mit drei H — insgesamt 10 H.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Bei −10 °C liegt Butan unter seiner Siedetemperatur (−1 °C) und bleibt flüssig; es verdampft kaum, es strömt kein Gas aus. Propan siedet bei −42 °C und verdampft auch bei −10 °C noch.
Paraffin in der Kerze
AFB II–IIIKerzenwachs (Paraffin) besteht aus Alkanen mit etwa 20 bis 35 C-Atomen. Ein Lexikon gibt für Tricosan (C₂₃) eine Schmelztemperatur von 48 °C an, für Hexan −95 °C.
- Bestimme die Summenformel und die Molekülmasse von Tricosan (C = 12 u, H = 1 u).
- Vergleiche Hexan und Tricosan hinsichtlich Aggregatzustand bei 20 °C und Kettenlänge.
- Beurteile die Aussage: „Alle Stoffe mit der allgemeinen Formel CₙH₂ₙ₊₂ haben dieselben Eigenschaften.“
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
\(\ce{C23H48}\); \(23\cdot12\,\text{u}+48\cdot1\,\text{u}=324\,\text{u}\).
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Hexan (6 C) ist bei 20 °C flüssig (Schmelztemp. −95 °C), Tricosan (23 C) fest (48 °C). Längere Kette → höhere Schmelztemperatur.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Teilweise richtig: Chemisch verhalten sich die Alkane ähnlich (reaktionsträge, brennbar). Physikalische Eigenschaften (Siede-, Schmelztemperatur, Viskosität) ändern sich aber stufenweise mit der Kettenlänge — die Aussage ist daher so nicht haltbar.