Unterschied zwischen Methan und Ethan

2024 Autor: Alex Aldridge | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 13:35

Hauptunterschied – Methan vs. Ethan

Methan und Ethan sind die kleinsten Mitglieder der Familie der Alkane. Die Summenformeln dieser beiden organischen Verbindungen sind CH₄ bzw. C₂H_{6. Der Hauptunterschied zwischen Methan und Ethan ist ihre chemische Struktur; Ein Ethanmolekül kann als zwei Methylgruppen angesehen werden, die als Dimer von Methylgruppen verbunden sind. Die anderen chemischen und physikalischen Unterschiede ergeben sich hauptsächlich aus diesem strukturellen Unterschied.}

Was ist Methan?

Methan ist das kleinste Mitglied der Alkanfamilie mit der chemischen Formel CH_{4 (vier Wasserstoffatome sind an ein Kohlenstoffatom gebunden). Es gilt als Hauptbestandteil von Erdgas. Methan ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas; auch bekannt als Karban, Sumpfgas, Erdgas, Kohlenstofftetrahydrid und Wasserstoffkarbid. Es kann leicht entzündet werden und sein Dampf ist leichter als die Luft.}

Methan kommt natürlich unter der Erde und unter dem Meeresboden vor. Das atmosphärische Methan gilt als Treibhausgas. Methan zerfällt in CH_{3– mit Wasser in der Atmosphäre.}

Was ist Ethan?

Ethan ist eine farblose, geruchlose gasförmige Verbindung bei Standardtemperatur und -druck. Seine Summenformel und sein Molekulargewicht sind C₂H₆ bzw. 30,07 g·mol^{−1. Es wird aus Erdgas als Nebenprodukt bei der Erdölraffination isoliert. Ethan ist sehr wichtig bei der Ethylenproduktion.}

Was ist der Unterschied zwischen Methan und Ethan?

Eigenschaften von Methan und Ethan

Struktur:

Methan: Die Summenformel von Methan lautet CH_4, und ist ein Beispiel für ein tetraedrisches Molekül mit vier äquivalenten CH-Bindungen (Sigma-Bindungen). Der Bindungswinkel zwischen H-C-H-Atomen beträgt 109,5^{0 und alle C-H-Bindungen sind äquivalent und betragen 108,70 pm.}

Ethan: Die Summenformel von Ethan ist C₂H_{6,und es ist ein gesättigter Kohlenwasserstoff, da es keine Mehrfachbindungen enthält.}

Chemische Eigenschaften:

Methan:

Stabilität: Methan ist ein chemisch sehr stabiles Molekül, das nicht mit KMnO₄, K₂Cr _{reagiert 2}O₇, H₂SO₄ oder HNO _{3 unter normalen Bedingungen.}

Verbrennung: In Gegenwart von überschüssiger Luft oder Sauerstoff verbrennt Methan mit einer blassblauen, nicht leuchtenden Flamme, wobei Kohlendioxid und Wasser entstehen. Es ist eine stark exotherme Reaktion; daher wird es als ausgezeichneter Brennstoff verwendet. Bei unzureichender Luft- oder Sauerstoffzufuhr verbrennt es teilweise zu Kohlenmonoxid (CO)-Gas.

Substitutionsreaktionen: Methan zeigt Substitutionsreaktionen mit Halogenen. Bei diesen Reaktionen werden ein oder mehrere Wasserstoffatome durch eine gleiche Anzahl von Halogenatomen ersetzt, was als „Halogenierung“bezeichnet wird.” Es reagiert mit Chlor (Cl) und Brom (Br) in Gegenwart von Sonnenlicht.

Reaktion mit Dampf: Wenn eine Mischung aus Methan und Dampf durch ein erhitztes (1000 K) Nickel auf einer Aluminiumoxidoberfläche geleitet wird, kann es Wasserstoff erzeugen.

Pyrolyse: Wenn Methan auf etwa 1300 K erhitzt wird, zerfällt es zu Ruß und Wasserstoff.

Ethan:

Reaktionen: Ethangas (CH₃CH₃) reagiert mit Bromdampf in Gegenwart von Licht zu Bromethan, (CH ₃CH_{2Br) und Bromwasserstoff (HBr). Es ist eine Substitutionsreaktion; ein Wasserstoffatom in Ethan wird durch ein Bromatom ersetzt.}

CH₃CH₃ + Br₂ à CH₃ CH_{2Br + HBr}

Verbrennung: Die vollständige Verbrennung von Ethan erzeugt 1559,7 kJ/mol (51,9 kJ/g) Wärme, Kohlendioxid und Wasser.

2 C₂H₆ + 7 O₂ → 4 CO ₂ + 6 H_{2O + 3120 kJ}

Es kann auch ohne Sauerstoffüberschuss auftreten, wobei eine Mischung aus amorphem Kohlenstoff und Kohlenmonoxid entsteht.

2 C₂H₆ + 3 O₂ → 4 C + 6 H _{2O + Energie}

2 C₂H₆ + 5 O₂ → 4 CO + 6 H _{2O + Energie}

2 C₂H₆ + 4 O₂ → 2 C + 2 CO + 6 H_{2O + Energie etc.}

Definitionen:

Substitutionsreaktionen: Eine Substitutionsreaktion ist eine chemische Reaktion, bei der eine funktionelle Gruppe in einer chemischen Verbindung verdrängt und durch eine andere funktionelle Gruppe ersetzt wird.

Verwendungen:

Methan: Methan wird in vielen industriellen chemischen Prozessen (als Brennstoff, Erdgas, verflüssigtes Erdgas) verwendet und als gekühlte Flüssigkeit transportiert.

Ethan: Ethan wird als Kraftstoff für Motoren und als Kältemittel für ein System mit extrem niedrigen Temperaturen verwendet. Es wird in Stahlflaschen als verflüssigtes Gas unter seinem eigenen Dampfdruck versandt.