Höhere Alkane

Konstitution

Die Konstitution eines Alkans kann recht einfach allgemein beschrieben werden: Alkane bestehen aus einem oder mehreren  sp³-hybridisierten Kohlenstoff-Atomen, die durch C-C-Einfachbindungen miteinander verbunden sind. Doppelbindungen, Dreifachbindungen oder funktionelle Gruppen wie -OH oder -COOH kommen in Alkanen nicht vor. Alle freien Bindungen sind durch Wasserstoff-Atome abgesättigt. Alkane gehören somit zu den Kohlenwasserstoffen.

Hier sehen wir das Kugel-Stab-Modell eines Propan-Moleküls, das soll die Struktur der Alkan-Moleküle noch einmal verdeutlichen.

Alle Bindungswinkel in einem Alkan-Molekül betragen 109,5º, weil die C-Atome sp³-hybridisiert sind. Die C-H-Bindungen sind relativ unpolar, da der EN-Unterschied zwischen Kohlenstoff (2,55) und Wasserstoff (2,20) recht klein ist. Die C-C-Einfachbindung ist völlig unpolar, weil beide C-Atome die gleiche Elektronegativität haben. Die Bindungslänge der C-H-Bindungen beträgt 109 pm, während die C-C-Bindung 154 pm lang ist.

Die einfachsten vier Alkane, also Methan, Ethan, Propan und Butan, sind Bestandteil des Erdgases, die höheren Alkane, die bei Zimmertemperatur flüssig sind (ab Pentan also) kommen im Erdöl vor. Methan und Ethan werden außerdem von Mikroorganismen bei Fäulnisprozessen gebildet, so zum Beispiel beim Sumpfgas oder beim Biogas.

Die meisten Alkane werden direkt aus dem Erdöl oder dem Erdgas gewonnen. Komplexere Alkane können aber auch gezielt synthetisiert werden.

Weitere Einzelheiten siehe "Gewinnung der Alkane".

Im Vergleich zu anderen organischen Verbindungen haben Alkane sehr niedrige Schmelz- und Siedetemperaturen, auch ist die Dichte von Alkanen sehr gering. Alle drei Eigenschaften sind auf die extrem geringe Polarität der C-H-Bindungen zurückzuführen. Alkan-Moleküle werden untereinander nur durch van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten, nicht durch Dipol-Dipol-Wechselwirkungen oder gar Wasserstoffbrücken-Bindungen.

Die Wasserlöslichkeit von Alkanen ist sehr gering, was daran liegt, dass Alkan-Moleküle keine H-Brücken mit Wasser-Molekülen bilden können und noch nicht mal Dipol-Eigenschaften besitzen.

Weitere Einzelheiten siehe "physikalische Eigenschaften der Alkane"

Alkane können vornehmlich zwei Reaktionen eingehen, nämlich einmal die Oxidation (Verbrennung an der Luft; wirtschaftlich sehr bedeutsam), und dann die Halogenierung (vor allem Reaktion mit Chlor). Nähere Einzelheiten siehe Reaktionen der Alkane.

Weitere Einzelheiten siehe "Reaktionen der Alkane".