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Höhere Alkane

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Allgemeine Keilstrich-Struktur von n-Alkanen

Als höhere Alkane werden Alkane bezeichnet, deren längste Kette mindestens neun Kohlenstoffatome besitzt. Nonan ist das leichteste höhere Alkan und besitzt einen Flammpunkt von 31 °C, weswegen es nicht mehr als leicht entzündlich eingestuft wird.

Verwendung

Mit steigender Anzahl an Kohlenstoffatomen nimmt die Viskosität der Stoffe stark zu, weswegen sie in Benzin kaum vorhanden sind. Stattdessen sind Alkane bis zu einer Kettenlänge von 16 Atomen (dem Hexadecan) Hauptbestandteil von Diesel und Kerosin. Diese werden daher auch durch die Cetanzahl charakterisiert, die sich von der alten Bezeichnung Cetan für Hexadecan ableitet. Aufgrund der bereits hohen Viskosität bei Raumtemperatur ist die Verwendung dieser Kraftstoffe bei niedrigen Temperaturen und in kalten Regionen problematisch.

Höhere Alkane ab Hexadecan sind die wichtigsten Bestandteile von Heizöl, Schweröl und vielen Schmierölen. Letztere werden häufig auch aufgrund ihrer hydrophoben Eigenschaften als Korrosionsschutz eingesetzt. Da diese Alkane auch häufig bei Raumtemperatur fest sind, werden sie im Paraffin beispielsweise zur Herstellung von Kerzen verwendet.

Alkane mit einer Kettenlänge ab etwa 35 Atomen aufwärts finden auch im Straßenbau als Bestandteil von Bitumen Verwendung. Ein Großteil dieser Alkane wird jedoch durch Cracken in niedere Alkane aufgespalten, da diese einen größeren Wert in der Weiterverarbeitung besitzen.

Sehr lange n-Alkane werden zu Forschungszwecken, z. B. als Modellsysteme für Polyethylen, synthetisch hergestellt. Dies kann z. B. durch oxidative Kupplung von α,ω-Decadiin mit Kupferacetat und anschließende chromatographische Trennung der Oligomere erfolgen. Eine andere Methode geht von 12-Chlordodecanal aus, und verdoppelt durch wiederholte Wittig-Reaktion mit dem als Acetal geschützten Edukt die Kettenlänge in mehreren Schritten. Definierte Alkane mit bis zu 390 Kohlenstoffatomen sind so synthetisiert worden.[1]

Physikalische Eigenschaften

Summen
formel		 CAS-
Nummer
 Molmasse
(g/mol)		 Schmelz-
punkt (°C)		 Siede-
punkt (°C)		 Dichte
(g/ml)		 Viskosität
(mN·s·m-2)[A 1]
Nonan[2] C9H20 [111-84-2] 128,26 −54 151 0,72 0,713[3]
Decan[4] C10H22 [124-18-5] 142,28 −30 174 0,73 0,928[3]
Undecan[5] C11H24 [1120-21-4] 156,31 −26 196 0,74 1,186[3]
Dodecan[6] C12H26 [112-40-3] 170,34 −10 216 0,75 1,508[3]
Tridecan[7] C13H28 [629-50-5] 184,37 −5 235 0,76 1,883[3]
Tetradecan[8] C14H30 [629-59-4] 198,39 6 254 0,76 2,131[A 2][3]
Pentadecan[9] C15H32 [629-62-9] 212,42 9 270 0,77 2,814[A 3][3]
Hexadecan[10] C16H34 [544-76-3] 226,45 18 287 0,77 3,591[A 4][3]
Heptadecan[11] C17H36 [629-78-7] 240,47 21 302 0,778
Octadecan[11] C18H38 [593-45-3] 254,50 28 316 0,777
Nonadecan[11] C19H40 [629-92-5] 268,53 32 330 0,786
Eicosan[A 5][11] C20H42 [112-95-8] 282,55 37 343 0,789
Heneicosan[11] C21H44 [629-94-7] 296,58 40 357 0,792
Docosan[11] C22H46 [629-97-0] 310,61 44 369 0,794
Tricosan[11] C23H48 [638-67-5] 324,63 48 380 0,779[A 6]
Tetracosan[11] C24H50 [646-31-1] 338,66 50 391 0,799
Pentacosan[11] C25H52 [629-99-2] 352,69 54 402 0,801
Hexacosan[11] C26H54 [630-01-3] 366,71 56 412 0,778[A 7]
Heptacosan[11] C27H56 [593-49-7] 380,74 59 442 0,780[A 8]
Octacosan[11] C28H58 [630-02-4] 394,77 61 432 0,807
Nonacosan[11] C29H60 [630-03-5] 408,80 64 441 0,808
Triacontan[11] C30H62 [638-68-6] 422,82 65 452 0,810
Hentriacontan[11] C31H64 [630-04-6] 436,85 68 458 0,781[A 9]
Dotriacontan[11] C32H66 [544-85-4] 450,88 69 467 0,812
Tritriacontan[11] C33H68 [630-05-7] 464,90 71  
Tetratriacontan[11] C34H70 [14167-59-0] 478,93 72 285[A 10] 0,773[A 11]
Pentatriacontan[11] C35H72 [630-07-9] 492,96 75 490 0,816
Hexatriacontan[11] C36H74 [630-06-8] 506,98 76 265[A 12] 0,780[A 13]
Heptatriacontan C37H76 [7194-84-5] 521,00 77[12] 505
Octatriacontan[13] C38H78 [7194-85-6] 535,03 79  
Nonatriacontan C39H80 [7194-86-7] 549,05 78–82  
Tetracontan[11][13] C40H82 [4181-95-7] 563,08 82 522 0,817
Hentetracontan C41H84 [7194-87-8] 577,11 83–85 530
Dotetracontan C42H86 [7098-20-6] 591,13 83–86 536
Tetratetracontan[11] C44H90 [7098-22-8] 619,19 86
Hexatetracontan[13] C46H94 [7098-24-0] 647.24 88[14]
  1. ↑ bei 20 °C
  2. ↑ bei 22 °C
  3. ↑ bei 22 °C
  4. ↑ bei 22 °C
  5. ↑ Für Eicosan wird im Beilstein und CAS-Index weiterhin die Stoffbezeichnung Icosan oder Eikosan verwendet.
  6. ↑ bei 48 °C
  7. ↑ bei 60 °C
  8. ↑ bei 60 °C
  9. ↑ bei 68 °C
  10. ↑ bei 3 Torr
  11. ↑ bei 90 °C
  12. ↑ bei 3 Torr
  13. ↑ bei 80 °C

Sicherheitstechnische Kenngrößen

Für die bei Raumtemperatur noch als Flüssigkeiten vorliegenden höheren n-Alkane sind sicherheitstechnische Kenngrößen bestimmt worden. Mit zunehmender Kettenlänge der n-Alkane und den damit abnehmenden Dampfdruck steigt der Flammpunkt. Die Aufweitung des Explosionsbereiches ergibt sich daraus, das dieser mit zunehmender Kettenlänge erst bei höheren Temperaturen erreicht wird. Für die Zündtemperaturen ist kein Trend ableitbar.

Nonan bis Hexadecan

Nonan[2] Decan[4] Undecan[5] Dodecan[6] Tridecan[7] Tetradecan[8] Pentadecan[9] Hexadecan[10]
Summenformel C9H20 C10H22 C11H24 C12H26 C13H28 C14H30 C15H32 C16H34
Flammpunkt °C 31 46 61 80 85–95 100 122 133
Untere Explosionsgrenze (UEG) Vol.‑% 0,7 0,7 0,6 0,6 0,6 0,5 0,45 0,4
g·m−3 37 41 42 40
Obere Explosionsgrenze (OEG) Vol.‑% 5,6 5,4 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5
g·m−3 300 320 425
Zündtemperatur (°C) °C 205 200 195 200 220 200 220 215
Temperaturklasse T3 T4 T4 T4 T3 T4 T3 T3

Siehe auch

Nachweise

  1. ↑ Gerald M. Brooke, Simon Burnett, Shahid Mohammed, David Proctor, Mark C. Whiting: A versatile process for the syntheses of very long chain alkanes, functionalised derivatives and some branched chain hydrocarbons. In: J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, Nr. 13, 1996, S. 1635–1645, doi:10.1039/P19960001635.
  2. ↑ a b Eintrag zu CAS-Nr. 111-84-2 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  3. ↑ a b c d e f g h George W. Gokel: Dean's Handbook of Organic Chemistry, 2nd Edition, McGraw-Hill 2004, ISBN 0-07-137593-7, S. 4.57–4.93.
  4. ↑ a b Eintrag zu CAS-Nr. 124-18-5 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  5. ↑ a b Eintrag zu CAS-Nr. 1120-21-4 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  6. ↑ a b Eintrag zu CAS-Nr. 112-40-3 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  7. ↑ a b Eintrag zu CAS-Nr. 629-50-5 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  8. ↑ a b Eintrag zu CAS-Nr. 629-59-4 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  9. ↑ a b Eintrag zu CAS-Nr. 629-62-9 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  10. ↑ a b Eintrag zu CAS-Nr. 544-76-3 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  11. ↑ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 88. Auflage. (Internet-Version: 2008), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-1 – 3-523.
  12. ↑ Buchler, C.C.; Graves, G.D.: Ind. Eng. Chem. 19 (1927) 718.
  13. ↑ a b c David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 88. Auflage. (Internet-Version: 2008), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Enthalpy of Fusion, S. 6-115 – 6-119.
  14. ↑ Geiger-Berschandy, S.: Bull. Soc. Chim. Fr., 1955, 994.
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