Versuch 1: Verbrennungsanalyse von Methan und von Stearin ( = Kerzenwachs)

Versuchsaufbau:

Beobachtung:       Auswertung:	Steckbrief Methan Vorkommen: Hauptbestandteil von Erd- und Biogas; entsteht bei der Vergärung und Fäulnis organischer Substanzen, zum Beispiel in Sümpfen, Deponien, Kläranlagen, Wiederkäuermägen (ein Rind rülpst täglich rund 200 Liter Methan!) und Biogasanlagen. Eigenschaften: Farbloses, geruchloses und brennbares Gas Schon gewusst: Experten schätzen, dass jährlich weltweit 800 Millionen Tonnen Methan in die Luft gelangen? Finde heraus: Immer mehr Menschen müssen ernährt werden. Daher wird auf der Welt immer mehr Reis angebaut. Was hat der Reisanbau mit Methan zu tun? Und was mit dem Treibhauseffekt?

Auswertung Fortsetzung:
Bei der Verbrennung von organischen Stoffen entstehen Kohlendioxid und Wasser:

CH₄ (g)+ 2 O₂ (g) CO₂ (g) + 2 H₂O (g)

Alle organische Stoffe enthalten Kohlenstoffatome:

Organische Stoffe sind Kohlenstoffverbindungen. Die Organische Chemie ist die Chemie der Kohlenstoffverbindungen.

Holz, Bienenwachs, Medikamente, Farbstoffe und Kunststoffe sind Beispiel für organische Stoffe.

Bemerkenswert ist, dass in Kohlenstoffverbindungen nur sehr wenige weitere Elemente vorkommen, vor allem Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Daneben können auch Schwefel, Phosphor und Halogene enthalten sein.

Doch diese wenige Elemente bilden eine schier unglaubliche Fülle an Verbindungen:

Jahr	Zahl der bekannten organischen Verbindungen
1910	150 000
1935	350 000
1965	1 300 000
1982	Ca. 4 Millionen
1995	Über 12 Millionen
2000	Über 16 Millionen

Von anorganische Verbindungen, die also keine Kohlenstoffatome enthalten, sind bislang nur rund 100 000 bekannt. Einige Verbindungen werden trotz Kohlenstoffatom(en) zur anorganischen Chemie gerechnet: Kohlenmonoxid, Kohlendioxid sowie die Kohlensäure und ihre Salze (wie heißen diese :o) ?

Frage: Die brennt ein Toastbrot an. Was hat das mir Organischer Chemie zu?

Auf den Spuren der Organischen Chemie....
Eine Zeitreise
Die Geschichte der Organischen Chemie beginnt im 17. Jahrhundert. Seit dieser Zeit bezog man neben Mineralien und Gesteinen auch Stoffe aus der Pflanzen- und Tierwelt in die chemischen Untersuchungen mit ein. Zum Beispiele Öle, Fette, Wachse, Alkohole, Essigsäure, Zucker, Ausscheidungsprodukte wie Harnstoff u.v.a.

Die Frage war zunächst, aus welchen Elementen diese Stoffe bestehen. Viele Untersuchungs- möglichkeiten gab es damals noch nicht. Man tat das naheliegendste und verbrannte pflanzliche und tierische Stoffe (wie wir es in Versuch 1 getan haben!). Bei ihrer Verbrennung stellte man fest, das als Verbrennungsprodukte stets Kohlendioxid und Wasser entstehen. Damit war das Element Kohlenstoff als Baustein organischer Verbindungen nachgewiesen.

Viele dieser Verbindungen konnten isoliert, aber nicht synthetisiert werden.

Die Vitalisten
Waren keine Fitnessfanatiker :o) . Da man organische Stoffe nicht synthetisieren konnte, glaubte man, das zu ihrem Aufbau eine besondere Lebenskraft (vis vitalis) der Organismen notwendig sei:

Organische Stoffe können nur von Organismen gebildet werden. ( Berzelius 1807)

Diese These wurde 1828 von dem deutschen Chemiker Friedrich Wöhler wiederlegt. Im gelang es, Harnstoff, ein Ausscheidungsprodukt, aus anorganischen Stoffen darzustellen. In einem Brief an seinen Kollegen schrieb er: "Ich kann, so zu sagen, mein chemisches Wasser nicht halten und muss ihnen sagen, daß ich Harnstoff machen kann, ohne dazu die Niere oder überhaupt ein Thier, sey es Mensch oder Hund, nöthig zu haben."

Das war der Beginn der Synthese organischer Verbindungen. Die wachsende Zahl (siehe Tabelle 1, Seite 2) beruht fast ausschließlich auf der Synthese von organischen Verbindungen und nur zu einem sehr kleinen Teil auf die Entdeckungen natürlicher organischer Verbindungen.

Dass es so viele organische Verbindungen gibt, beruht auf der besonderen Fähigkeit der Kohlenstoffverbindungen, mit sich selbst Ketten und Ringe zu knüpfen. Und damit wären wir beim nächsten Kapitel:

Methan und Kohlenwasserstoff

Methan ist der Kohlenwasserstoff Nummer 1, denn

Kohlenwasserstoffe sind Verbindungen, deren Moleküle nur aus Kohlenstoff-Atomen und Wasserstoff-Atomen aufgebaut sind.

Methan, der einfachste Kohlenwasserstoff, besteht nur aus einem Kohlenstoff- und vier Wasserstoffatomen:

 

Da Kohlenstoffatome aber gerne untereinander Bindungen knüpfen, gibt es eine ganze Reihe von Kohlenwasserstoffen:

Versuch 2: Die homologe Reihe der Kohlenwasserstoffe und Ihre Eigenschaften:
Versuchsdurchführung

Hier geht es weiter mit der Stoffklasse der Alkane